معلومة

مصدر المعلومات عن تطور الشيخوخة / الشيخوخة

مصدر المعلومات عن تطور الشيخوخة / الشيخوخة


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل تعرف مراجعة جيدة (تمت مراجعتها من قِبل الزملاء أو دورة تدريبية عبر الإنترنت أو أي شيء آخر) تقدم نظرة عامة جيدة على جميع الفرضيات التي تشرح الأنماط المختلفة المرتبطة بالشيخوخة؟

أود أن توضح هذه المراجعة الأمور التالية ؛ تعدد الأشكال المضاد ، ونماذج Gompertz و Weibull وما هي التفسيرات النظرية الكامنة وراء هذه النماذج ، وتراكم الطفرات ، ونظرية الموثوقية ، واختيار المجموعة في نهاية المطاف ، والكفاءة الخاصة بالعمر للانتقاء الطبيعي ، وطول التيلومير ، وتعريف الشيخوخة ، وجميع الفرضيات التي لم يتم الاستشهاد بها للشرح أنماط الشيخوخة / الشيخوخة.


لا أعلم عن مصدر واحد فقط يناسب كل ما طلبته ، لذا إليك ببليوغرافيا مخصصة لتبدأ بدلاً من ذلك.

مصادر عامة

تعلمت لأول مرة عن علم الأحياء الحيوي من السلسلة الممتازة من المقالات التمهيدية في موقع João Pedro de Magalhães ، senescence.info ؛ أنا بالتأكيد أوصي بالبدء من هنا.

كتاب قصير كتبه خبيران لصالح Scientific American Publishers ، هو كتاب فينش وريكلفس: الشيخوخة: تاريخ طبيعي. كتاب "" النظرية التطورية للشيخوخة هو كتاب مايكل روز البيولوجيا التطورية للشيخوخة. إن كتاب "" عن علم الأحياء الحيوي المقارن هو كتاب فينش "طول العمر والشيخوخة والجينوم". حساب "البوب" للأبحاث الحديثة (خاصة فيما يتعلق بالحد من السعرات الحرارية والطفرات طويلة العمر ، والتي تجعل الناس متحمسين في الوقت الحالي ، والبحث عن عقاقير طويلة العمر) هو David Stipp's The Youth Pill. المرجع الذي يتم تحديثه باستمرار مع الإصدارات الجديدة هو دليل بيولوجيا الشيخوخة. في عام 2008 (فقط في عداد المفقودين لإثارة الراباميسين لعام 2009) ، نشرت Cold Spring Harbour Press مجموعة عن البيولوجيا الجزيئية للشيخوخة. لدى جمعية علم الشيخوخة الأمريكية كتابًا إلكترونيًا ، أعتقد أنه سيتم تحديثه بشكل منتظم ، يسمى البيولوجيا الجزيئية والخلوية للشيخوخة.

تعريف وقياس الشيخوخة

عادة ، يعرّف الناس الشيخوخة على أنها زيادة في "الوفيات" مع تقدم العمر. تعني الوفيات تقريبًا الضعف ؛ كلما كبرت ، كان من الأسهل أن تموت. يتم قياس معدل الوفيات / تقديرها ديموغرافيًا ، من حيث بقاء الأتراب (افتراضيًا أو فعليًا). هناك نوعان من الكميات المستخدمة عادة: واحدة للوقت المنفصل ، والأخرى للوقت المستمر. حيث $ N_x $ هو عدد الناجين الذين ما زالوا على قيد الحياة في مجموعة في سن $ x $ ،

$ q_x = frac {{N_x} - {N_ {x + 1}}} {N_x} $ وقت منفصل؛ الاحتمالية الخاصة بالعمر للوفاة.

$ mu_x = - frac {N ^ {'} _ {x}} {N_x} $ لحظية؛ قوة الفناء.

الأول هو جزء من هم على قيد الحياة في سن $ x $ ، والذين سيموتون قبل بلوغهم $ x + 1 $. هذا يقدر ال احتمالا هذا فرد بعمر $ x $ سيموت قبل أن يكبر $ x + 1 $. هذا أمر بديهي: العمر يعني أن الشخص البالغ من العمر 80 عامًا تقل احتمالية بلوغه إلى 81 عامًا مقارنة بعمر 20 عامًا للوصول إلى 21 عامًا. لاحظ أن $ q_x $ محدود بين 0 و 1.

والثاني هو الآني معدل من الموت ، تم تطبيعه مقابل حجم المجموعة في تلك اللحظة (في حين كان الأول هو عدد من الوفيات في فترة ، تم تطبيعها مقابل حجم الأتراب في بداية الفترة). انها معدل الوفيات لحظية ، حسب العمر ، للفرد. يمكن تخيله على أنه ميل منحنى النجاة ، مقسومًا على ارتفاعه ، مضروبًا في -1 لجعله موجبًا. إنه ليس احتمالية. لها بُعد معدل ("لكل ثانية" ، "لكل ساعة" ، إلخ) وليس لها حد أعلى.

هذه الطريقة لتعريف الشيخوخة موصوفة في Nature Scitable's Aging and Demographic Measurement (على الرغم من أن المؤلفين قدموا تعريفًا خاطئًا لقوة الفناء). تمت مناقشته وتبريره بشكل حدسي ، وبشكل مطول ، في تعريف وقياس الشيخوخة لبيتر مدور.

في بعض الأحيان ، قد ترغب في احتساب انخفاض الخصوبة باعتباره الشيخوخة أيضًا ، حتى لو لم يتغير معدل الوفيات. أو ، قد ترغب في تعريف الشيخوخة من حيث أنواع مختلفة من الأداء الفسيولوجي. أعتقد أن هذه حقًا مسألة ذوق أو نوع الأسئلة التي تحاول الإجابة عليها. الشيخوخة أو الشيخوخة هي مجرد جزء من التقدم في السن والذي ، بالإضافة إلى وجود المزيد من أعياد الميلاد ، بطريقة أو بأخرى "سيء" بالنسبة لك.

لكن المعيار الأكثر شيوعًا هو أن $ q_x $ أو $ mu_x $ ينمو مع تقدم العمر.

النظرية التطورية السائدة للشيخوخة:

الفكرة السائدة هي أن الشيخوخة تتطور بسبب انخفاض قوة الانتقاء الطبيعي مع تقدم العمر. الانتقاء الطبيعي "يهتم أقل" بالأشياء التي تحدث في وقت متأخر من الحياة أكثر من الاهتمام بالأشياء التي تحدث في وقت مبكر من الحياة.

  • تراكم الطفرات (MA): النظرية المقترحة في مشكلة الأحياء غير المحلولة لبيتر مدور. (النظرية القائلة بأن الشيخوخة ناتجة عن جينات صامتة أو محايدة في بدايات الحياة ، وضارة في أواخر العمر).
  • Pleiotropy المضاد (AP): النظرية المقترحة في Pleiotropy، Natural Selection، and the Evolution of Senescence لجورج سي ويليامز. (النظرية القائلة بأن الشيخوخة ناتجة عن جينات مفيدة في الحياة المبكرة وضارة في وقت متأخر من الحياة).
  • سوما القابل للتصرف: اقترحه توماس كيركوود وروبن هوليداي ؛ يعتبر أحيانًا نسخة من AP. (النظرية القائلة بأن الشيخوخة ترجع إلى مفاضلة ، ربما بسبب تخصيص موارد محدودة ، بين التكاثر والصيانة ؛ يفضل الاختيار أقل من الصيانة الكاملة. يمكن اعتبار نسخة من AP حيث يكون "التأثير المفيد المبكر" هو زيادة الصيانة ، و "التأثير الضار المتأخر" هو انخفاض البقاء على قيد الحياة).

لخص في Nature Scitable's The Evolution of Ageing. لاحظ أن كلا من MA و AP يمكن أن يكونا صحيحين جزئيًا ؛ كلا النوعين من الجينات يمكن أن يوجد.

يُشار عادةً إلى كل من MA و AP على أنهما يتنبأان بأن ارتفاع معدل الوفيات الخارجية يجب أن يؤدي إلى تطور الشيخوخة المبكرة / الأسرع ؛ لكن الأمور قد تكون أكثر تعقيدًا من هذا.

القوة المتراجعة للانتقاء الطبيعي: تشكيل هاملتون

كانت رؤى مدور وويليامز شفهية. أجرى ويليام هاملتون العمليات الحسابية ، وأظهر أن بعض المؤشرات الرسمية لقوة الانتقاء على التأثير الجيني ، تنخفض بالضرورة مع تقدم العمر الذي يحدث فيه هذا التأثير. كانت هذه المؤشرات على ما أعتقد: 1) المشتق الجزئي لـ $ r $ (المعدل الجوهري للزيادة / المعلمة malthusian ، والذي اعتبره اللياقة البدنية) فيما يتعلق بقوة الوفيات عند عمر $ x $ ؛ و 2) المشتق الجزئي لـ $ r $ فيما يتعلق بالخصوبة عند عمر $ x $. (الأول يبدأ في الانخفاض في سن الإنجاب الأول ؛ والثاني يبدأ في الانخفاض على الفور.)

بشكل عابر ، أظهر هذا أيضًا أن الملاحظة التي أدلى بها R. A. فيشر سابقًا ، والتي قبلها Medawar ، كانت خاطئة. افترض فيشر ومدور أن قوة الانتقاء الطبيعي تتناسب مع القيمة الإنجابية الخاصة بالعمر. ولكن نظرًا لأن القيمة الإنجابية يمكن أن تزيد مع تقدم العمر ، ولم تستطع مؤشرات هاملتون ، فلا يمكن أن تقيس القيمة الإنجابية حساسية $ r $.

  • ورقة هاملتون: تشكيل الشيخوخة عن طريق الانتقاء الطبيعي.
  • يلخص تشارلزوورث نتائج هاملتون ويضعها في سياقها في فيشر ، ميدوار ، هاميلتون وتطور الشيخوخة.
  • من المفترض أن يكون كتاب تشارلزوورث التطور في السكان المهيكلون بالعمر مهمًا للغاية وأن يكون قد عزز وصقل الأشياء في هذا المجال.
  • يبدو أن الأمور قد تكون أكثر تعقيدًا من هذا؟ ادعى Baudisch أنه على الرغم من أن مؤشرات هاملتون يجب أن تنخفض مع تقدم العمر ، آخر المؤشرات ، التي من الواضح أنها ليست غير معقولة ، يمكن أن تزداد.

جومبيرتز ، ويبل ، وجومبيرتز-ميكهام

تهدف معادلة جومبيرتز إلى وصف كيفية نمو قوة الوفيات $ mu_x $ مع تقدم العمر. تم التوصل إلى معادلة جومبيرتز بشكل تجريبي ، وليس لأي سبب نظري ؛ لقد بدا لبنيامين جومبيرتز أنه يناسب البيانات جيدًا تمامًا ، من أجل امتداد جيد من عمر البالغين. الشيء نفسه ينطبق على معادلة ويبل ، على حد علمي ، ومعادلة جومبيرتز-ميكهام.

  • جومبيرتز هو معادلة النمو الأسي: $ mu_x = mu_0 cdot e ^ {Gx} $ (حيث $ G $ هي معلمة). يبدو وكأنه خط مستقيم عند رسمه على أ شبه قطعة.
  • Weibull هو ملف معادلة نمو القوة: $ mu_x = A cdot x ^ B $ (حيث $ A $ و $ B $ معلمتان). يبدو وكأنه خط مستقيم عند رسمه على أ سجل الدخول قطعة.
  • يضيف Gompertz-Makeham ثابتًا إلى معادلة Gompertz: $ mu_x = mu_0 cdot e ^ {Gx} + C $. هذا يفسد أناقة الرسم البياني شبه ، للأسف ؛ لا يبدو كخط مستقيم.

يبدو أن بعض الناس حاولوا إظهار كيف على سبيل المثال. يمكن أن يتطور Gompertz في نماذج MA ، لكن عمومية هذا الأمر مشكوك فيه (انظر الإطار 2 في هذا الاتجاهات في علم البيئة والتطور ورق). قال جافريلوف وجافريلوفا (مؤيدو "نظرية موثوقية الشيخوخة" شيئًا ما عن كون جومبيرتز وويبول مميزين: ("لكل من قوانين فشل Gompertz و Weibull تفسيرهما الأساسي المتجذر في نظرية الموثوقية ... وهما الوحيدان المحتملان نظريًا لتوزيعات القيمة القصوى للأنظمة التي يتم تحديد فترات حياتها بواسطة المكون الأول الفاشل ... وبعبارة أخرى ، عندما يصبح النظام أكثر وأكثر تعقيدًا (يحتوي على المزيد من المكونات الحيوية ، كل منها مهم للبقاء على قيد الحياة) ، قد يقترب توزيع مدى الحياة بشكل مقارب من أحد التوزيعين المحتملين نظريًا فقط - إما Gompertz أو Weibull (اعتمادًا على الحركية المبكرة لفشل مكونات النظام) . ") أنا لا أعرف ماذا يعني ذلك.

Gompertz هي المعادلة الأكثر استخدامًا واستشهادًا بها ، على ما أعتقد. من المفترض أن تكون أكثر دقة من Weibull. أعتقد أن Gompertz-Makeham أكثر دقة ، لكن بالطبع سيكون كذلك - يحتوي على معلمة إضافية قابلة للتعديل ، والتي ، إذا لم تكن مفيدة ، يمكنك فقط ضبطها على الصفر!

في بعض الأحيان يتم تقديم هذه المعادلات بشكل خاطئ من حيث $ q_x $ بدلاً من $ mu_x $. هذا خطأ تاريخيًا ، ولكن أيضًا لأن $ q_x $ له حد أعلى بقيمة 1 ولا يمكن ربما اتبع أيًا من المعادلات ، على الأقل ليس إلى أجل غير مسمى.

في بعض الأحيان ، يجد الناس أنه من الأسهل وصف النمو الأسي لجومبيرتز من حيث كم من الوقت يستغرق $ mu_x $ لمضاعفة؛ في البشر ، هذا "وقت مضاعفة معدل الوفيات" حوالي ثماني سنوات.

لاحظ أن المعادلة لا تصف بدقة الحياة المبكرة ؛ غالبًا ما يبدأ معدل الوفيات عند الرضع ، قبل أن يهبط إلى الحد الأدنى ، ثم يبدأ في النمو مرة أخرى. وبالتالي فإن $ mu_0 $ ليس هو فعلي معدل الوفيات في سن 0 ، ولكن معدل الوفيات المقدر بأثر رجعي الذي كنت ستحصل عليه في سن 0 ، لو كنت جومبيرتزيان تمامًا (أو أيا كان).

قد لا يصف أيضًا الحياة المتأخرة جدًا. من الموضوعات الساخنة الآن "تباطؤ معدل الوفيات في أواخر العمر" ، حيث يبدو أن النمو الأسي يتباطأ لدرجة أن جومبيرتز يبالغ في توقع الوفيات في كبار السن ؛ ما إذا كان الأمر كذلك ، ولماذا ، هو موضع نقاش.

نظرية الموثوقية ونظرية الموثوقية للشيخوخة

"نظرية الموثوقية" نفسها هي مجرد إطار رياضي لوصف معدلات البقاء / الفشل والأشياء. (يستخدمه المهندسون لتقدير أشياء مثل ، معدل تعرض الأجزاء للكسر الأول ، أو أي شيء آخر.) بعض الكميات التي يصفها هي في الأساس نفس الكميات المماثلة في الديموغرافيا / تاريخ الحياة ، إذا تم أخذ "الفشل الأول" يعني الموت. على سبيل المثال ، "Survival Function" $ S (t) $ هو الاحتمال ، في الوقت $ 0 $ ، لن يحدث هذا الفشل بعد مع مرور الوقت $ t $؛ من الواضح أن هذا مشابه لاحتمال $ l_x $ أن المولود الجديد سيظل على قيد الحياة في سن $ x $.

يمكن أن تكون الأنظمة مصنوعة من أجزاء ؛ إذا كنت تعرف أنماط البقاء / الموثوقية للأجزاء ، وكيف تسير معًا ، يمكنك أن تخبر شيئًا عن بقاء / موثوقية النظام بأكمله. للتوضيح ، قارن بين نوعين من بنية الموثوقية:

  • "هيكل موثوقية سلسلة" هو واحد حيث ، إذا أي فشل الجزء ، فشل النظام. مثال على ذلك هو كتلة ممدودة بسلسلة ؛ إذا كان هناك أي رابط يكسر الكتلة يقع.
  • "هيكل موثوقية موازية" هو واحد حيث ، إذا الكل تعطل الأجزاء ، فشل النظام. مثال على ذلك هو كتلة ممدودة بعدد من الحلقات الفردية ، متصلة بشكل منفصل ؛ فقط عندما يكون الاخير حلقة فواصل ، هل سقوط الكتلة.

"نظرية الموثوقية للشيخوخة وطول العمر" هي نظرية محددة اقترحها ليونيد جافريلوف وناتاليا جافريلوفا ، تهدف إلى شرح أنماط الفشل العضوي ("الموت") من حيث فشل المكونات ، وكيف يتم تجميع المكونات معًا. إذا كنت أتذكر ، فإنهم يقترحون أن الكائنات الحية الشيخوخة تتكون من كتل زائدة من مكونات غير معمرة ؛ من المفترض أن هذا يمكن أن يفسر الشيخوخة القريبة من جومبيرتز على مدى معظم حياة البالغين ، وكذلك تباطؤ معدل الوفيات في أواخر العمر.

اختيار المجموعة

بدعة - هرطقة! أفترض أن معظم علماء الأحياء التطورية / علماء الشيخوخة سعداء بالنظرية السائدة ولا يأخذون نظرية اختيار المجموعة على محمل الجد. Iunno ، حاول Mitteldorf؟ هذه ورقة وقد كتب أيضًا كتابًا شعبيًا مع Dorion Sagan. فيما يتعلق باختيار المجموعة بشكل عام كتفسير للإيثار ، أعتقد أن ديفيد سلون ويلسون هو الرجل الذي يبذل قصارى جهده للدفاع عنها (أو "نسخة جديدة منها").

الآليات الجزيئية

أيونو ، جرب بصمات الشيخوخة؟ تكمن المشكلة في أننا لا نعرف الآليات التي تسبب الشيخوخة. هناك بعض الأفكار الجيدة ، لكن العثور على الدليل أمر صعب. تتمثل إحدى المشكلات في أنه إذا كنت تريد معرفة سبب عيش بعض الأنواع لفترة أطول من غيرها ، وكنت تبحث عن ارتباطات فسيولوجية ، فإن حجم الجسم يمثل مشكلة كبيرة (تعيش الأفيال والحيتان لفترة أطول من الفئران والكلاب) ، وبالتالي قد تكون سلالة. .


بيولوجيا النظم التكاملية وعلم الجينوم المقارن والشيخوخة

قمنا بتطوير الموارد الجينومية للشيخوخة البشرية (HAGR) للمساعدة في فهم كيفية تنظيم الجينوم لشيخوخة الإنسان. نظرًا لأن الشيخوخة عملية معقدة تنطوي على تفاعل جينات وبروتينات متعددة مع بعضها البعض ومع البيئة ، فإننا نعتقد أن دراسة مكوناتها المتعددة ككل أمر ضروري لفهم الشيخوخة بشكل كامل وتحديد كيفية التدخل فيها بدقة. تم تطوير HAGR لتوفير المعلومات الأكثر دقة وكاملة للسماح بمثل هذه التحليلات التكاملية. بينما لا يمكننا تقديم وصف كامل للشيخوخة أو بيولوجيا الأنظمة أو علم الجينوم المقارن ، فإننا نقدم هنا وصفًا موجزًا ​​لاستراتيجيتنا العلمية حتى يتمكن المستخدمون من استخدام الموارد المتاحة في HAGR بشكل أفضل. لمزيد من المعلومات حول الشيخوخة ، نشير إلى موقع ويب الوالدين senescence.info.

يمكن القول أن هناك سؤالين رئيسيين يتعلقان بالشيخوخة (de Magalhaes & Toussaint 2004): 1) ما هي المحددات الجينية للشيخوخة ، سواء من حيث الاختلافات في طول العمر بين الأفراد واختلافات الأنواع في الشيخوخة؟ 2) ما هي التغييرات التي تحدث طوال العمر لزيادة الضعف ، على سبيل المثال في شخص من سن 30 إلى 70 عامًا لزيادة فرصة الوفاة بمقدار 30 ضعفًا تقريبًا (الشكل 1)؟ تم تطوير HAGR لتسهيل الدراسات التي تساعد في الإجابة على هذين السؤالين. هذا مناسب بشكل خاص لأن مجموعة متنوعة من التقنيات عالية الإنتاجية ، بما في ذلك منصات تسلسل الجيل التالي (de Magalhaes et al. 2010) ، متوفرة الآن والتي تنتج كميات كبيرة من البيانات ، مما يعني أن هناك حاجة إلى جمع وتنظيم ما نحن نعرف عن علم الوراثة وعلم الجينوميات الخاصة بالشيخوخة.

شكل 1: من ناحية أخرى ، يمكن استخدام علم الجينوم المقارن لدراسة الاختلافات بين الأنواع في الشيخوخة. في موازاة ذلك ، قد ندرس التغييرات التي يتحملها الأشخاص أو الحيوانات أثناء تقدمهم في العمر. يمكن أن تساعد هذه الأساليب التكميلية في فك شفرة عملية الشيخوخة البشرية وتؤدي في النهاية إلى التدخلات التي تطيل الحياة والصحة من خلال التلاعب بالشيخوخة. لاحظ كيف تتناقص مساحة الدوائر عندما ندرس الأنواع بشكل تدريجي أكثر بعدًا عن البشر ، لأنه من المتوقع أن تكون الأنواع التطورية الأبعد عن البشر أقل احتمالية للمشاركة في آليات الشيخوخة ذات الصلة بالبشر.

أحد المبادئ الأساسية وراء نهجنا هو أن الجينوم ينظم معدل الشيخوخة في الثدييات ، بما في ذلك البشر ، إلى حد كبير (Miller 1999 de Magalhaes 2003). لذلك ، من الناحية النظرية ، من الممكن دراسة كيفية تنظيم الجينوم البشري للشيخوخة والتدهور المرتبط بالعمر من خلال الأساليب الحسابية. ومع ذلك ، فإن الجينوم البشري بحد ذاته غير قابل للفك. لتسخير معلوماتها ، فإن أحد الأساليب القوية هو علم الجينوم المقارن (Ureta-Vidal et al.2003). وهذا يعني أننا يجب أن نقارن الجينوم البشري مع الجينوم الخاص بالكائنات الأخرى لفهم مناطق الجينوم التي تفعل ماذا. على هذا النحو ، فإن الحصول على جينومات متسلسلة بالكامل يسمح للباحثين بدراسة تطور الشيخوخة بتفاصيل غير مسبوقة. على الرغم من أن طبيعة عملية الشيخوخة البشرية لا تزال غير واضحة (de Magalhaes 2005) ، لا يمكن إنكار أن بعض الجينات تجعل البشر يتقدمون في العمر أبطأ من الرئيسيات الأخرى وحوالي 30 مرة أبطأ من الفئران والجرذان. إن العثور على هذه الجينات له تطبيقات طبية حيوية هائلة وهو أحد الأسباب التي دفعتنا إلى إنشاء قاعدة بيانات للشيخوخة في الحيوانات لدراسة تطور الشيخوخة. باتباع نفس المنطق ، قد تسمح لنا دراسة الحيوانات طويلة العمر بتحديد التكيفات التي تساهم في طول العمر ومقاومة الأمراض (de Magalhaes 2006) ، ونحن نشارك في تسلسل الجينوم ومشاريع التحليل.

الاختلافات في طول العمر بين الأفراد من نفس النوع ، بما في ذلك البشر ، هي أيضًا محددات مهمة لطول العمر ولهذا قمنا بتطوير خريطة LongevityMap التي تضم المتغيرات الجينية المرتبطة بطول عمر الإنسان. علاوة على ذلك ، أنشأنا GenAge ، وهي قاعدة بيانات للجينات المتعلقة بالشيخوخة. يتفق معظم الباحثين على أن الشيخوخة عملية معقدة متعددة الجينات. يسمح لنا GenAge بالتركيز على الجينات والمسارات التي من المرجح أن تشارك في الشيخوخة ، في البشر وفي الكائنات الحية النموذجية ، ويسمح لنا بدراسة التفاعلات بين الجينات وكيف تعدل معًا طول العمر. في الواقع ، تعد تحليلات الشبكة الآن نموذجًا ناشئًا لدراسة كيفية تفاعل الجينات مع كل منها ومع البيئة لتحديد النمط الظاهري بالكامل.

بالإضافة إلى فهم الأساس الجيني لاختلاف النمط الظاهري في الشيخوخة وطول العمر ، من الضروري أيضًا توضيح التغييرات التي تساهم في الانحطاط المرتبط بالعمر. لقد اشتقنا توقيعًا جزيئيًا مشتركًا للشيخوخة من بيانات التعبير الجيني وجعلنا ذلك متاحًا كجزء من GenAge. علاوة على ذلك ، تساعد قواعد بياناتنا المرتكزة على الجينات ، GenAge و GenDR و LongevityMap ، في تفسير النتائج من الأساليب واسعة النطاق ، بما في ذلك تحديد ملامح التعبير الجيني ، لاكتساب رؤى حول الدوافع الجزيئية لعملية الشيخوخة.

في HAGR ، نحاول تفسير ما نعرفه عن الشيخوخة في الكائنات الحية النموذجية في ضوء علم الأحياء البشري. باستخدام نهج على مستوى النظام يتضمن بيانات من مصادر متعددة ، نحاول بناء نموذج أكثر تماسكًا للآليات الجينية والجزيئية لشيخوخة الإنسان (de Magalhaes & Toussaint 2004). تحديد الجين فيما يتعلق بالشيخوخة البشرية أمر شخصي.استخدمنا معايير مختلفة لتحديد المسارات المختلفة وننصح الباحثين بإلقاء نظرة على قاعدة بيانات الجينات الخاصة بنا ، كما هو موضح في مكان آخر. من خلال بناء GenAge وترقيتها باستمرار ، نهدف إلى توفير الموارد والتوجيهات للبحث في علم الأحياء الحيوية.


مقدمة

الشيخوخة ، التي نعرّفها على نطاق واسع على أنها التدهور الوظيفي المعتمد على الوقت والتي تؤثر على معظم الكائنات الحية ، قد اجتذبت الفضول وأثارت الخيال عبر تاريخ البشرية. ومع ذلك ، فقد مرت 30 عامًا فقط على حقبة جديدة في أبحاث الشيخوخة التي تم افتتاحها بعد عزل أول سلالات طويلة العمر في أنواع معينة انيقة (كلاس ، 1983). في الوقت الحاضر ، تخضع الشيخوخة للتدقيق العلمي بناءً على المعرفة المتزايدة باستمرار بالأسس الجزيئية والخلوية للحياة والمرض. يُظهر الوضع الحالي لأبحاث الشيخوخة العديد من أوجه الشبه مع تلك الخاصة بأبحاث السرطان في العقود السابقة. اكتسب مجال السرطان زخمًا كبيرًا في عام 2000 مع نشر ورقة تاريخية عدّدت ست سمات مميزة للسرطان (Hanahan and Weinberg ، 2000) ، وتم توسيعها مؤخرًا إلى عشر سمات مميزة (Hanahan and Weinberg ، 2011). ساعد هذا التصنيف في تصور جوهر السرطان والآليات الكامنة وراءه.

للوهلة الأولى ، قد يبدو السرطان والشيخوخة عمليتين معاكستين: السرطان هو نتيجة مكاسب شاذة في اللياقة الخلوية ، بينما تتميز الشيخوخة بفقدان اللياقة. على مستوى أعمق ، ومع ذلك ، قد يشترك السرطان والشيخوخة في أصول مشتركة. يعتبر تراكم الضرر الخلوي المعتمد على الوقت على نطاق واسع السبب العام للشيخوخة (Gems and Partridge، 2013 Kirkwood، 2005 Vijg and Campisi، 2008). بالتزامن مع ذلك ، قد يوفر التلف الخلوي أحيانًا مزايا شاذة لخلايا معينة ، والتي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى الإصابة بالسرطان. لذلك ، يمكن اعتبار السرطان والشيخوخة مظهرين مختلفين لنفس العملية الأساسية ، أي تراكم الضرر الخلوي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العديد من الأمراض المرتبطة بالشيخوخة ، مثل تصلب الشرايين والالتهابات ، تنطوي على فرط النمو الخلوي غير المنضبط أو فرط النشاط (بلاغوسكلوني ، 2008). بناءً على هذا الإطار المفاهيمي ، ظهرت سلسلة من الأسئلة المهمة في مجال الشيخوخة فيما يتعلق بالمصادر الفسيولوجية للضرر الذي يسبب الشيخوخة ، والاستجابات التعويضية التي تحاول إعادة التوازن ، والترابط بين الأنواع المختلفة من الضرر والاستجابات التعويضية. ، وإمكانيات التدخل الخارجي لتأخير الشيخوخة.

هنا ، حاولنا تحديد وتصنيف السمات الخلوية والجزيئية للشيخوخة. نقترح تسع علامات مميزة مرشحة تُعتبر عمومًا تساهم في عملية الشيخوخة وتحدد معًا النمط الظاهري للشيخوخة (الشكل 1). نظرًا لتعقيد المشكلة ، فقد أكدنا على الفهم الحالي لشيخوخة الثدييات ، مع الاعتراف بالرؤى الرائدة من كائنات نموذجية أبسط (Gems and Partridge ، 2013 Kenyon ، 2010). يجب أن يفي كل & # x02018hallmark & ​​# x02019 بشكل مثالي بالمعايير التالية: (1) يجب أن يظهر أثناء الشيخوخة الطبيعية (2) يجب أن يؤدي تفاقمه التجريبي إلى تسريع الشيخوخة و (3) يجب أن يؤدي تحسينه التجريبي إلى تأخير عملية الشيخوخة الطبيعية ، وبالتالي زيادة الصحة فترة الحياة. يتم تلبية هذه المجموعة من المتطلبات المثالية بدرجات متفاوتة من خلال السمات المميزة المقترحة ، وهو جانب سيتم مناقشته بالتفصيل لكل منها. المعيار الأخير هو الأصعب في تحقيقه ، حتى لو اقتصر على جانب واحد فقط من جوانب الشيخوخة. لهذا السبب ، ليست كل السمات المميزة مدعومة بالكامل حتى الآن من خلال التدخلات التي تنجح في تحسين الشيخوخة. يتم تلطيف هذا التحذير من خلال الترابط الواسع بين السمات المميزة للشيخوخة ، مما يعني أن التحسين التجريبي لعلامة مميزة معينة قد يؤثر على الآخرين.

يعدد المخطط السمات المميزة التسعة الموضحة في هذه المراجعة: عدم الاستقرار الجيني ، وتآكل التيلومير ، والتعديلات اللاجينية ، وفقدان البروتيوستاس ، واستشعار المغذيات غير المنظم ، وخلل الميتوكوندريا ، والشيخوخة الخلوية ، واستنفاد الخلايا الجذعية ، وتغيير الاتصال بين الخلايا.


تطور الشيخوخة كمجموعة متشابكة من المقايضات: الطاقة مقابل الوظيفة

على الرغم من التقدم الهائل في السنوات الأخيرة ، فإن فهمنا لتطور الشيخوخة لا يزال غير مكتمل. يؤكد النموذج السائد أن الشيخوخة تتطور بسبب متطلبات الطاقة المتنافسة للتكاثر والصيانة الجسدية التي تؤدي إلى التراكم البطيء للضرر الخلوي الذي لم يتم إصلاحه مع تقدم العمر. ومع ذلك ، فقد تم تحدي مركزية مقايضات الطاقة في الشيخوخة بشكل متزايد حيث أدت الدراسات التي أجريت على كائنات مختلفة إلى فصل المفاضلة بين التكاثر وطول العمر. النظرية الناشئة هي أن الشيخوخة تحدث بدلاً من ذلك عن طريق العمليات البيولوجية التي تم تحسينها لوظيفة الحياة المبكرة ولكنها تصبح ضارة عندما تستمر في العمل بلا هوادة في أواخر العمر. تعتمد هذه الفكرة على إدراك أن التنظيم المبكر للتعبير الجيني يمكن أن ينهار في أواخر العمر لأن الانتقاء الطبيعي أضعف من أن يحسنه. تدعم الأدلة التجريبية بشكل متزايد الفرضية القائلة بأن التعبير الجيني دون المستوى الأمثل في مرحلة البلوغ يمكن أن يؤدي إلى خلل فسيولوجي يؤدي إلى شيخوخة الجسم. نحن نجادل بأن الحالة الحالية للفن في دراسة الشيخوخة تتعارض مع الرأي السائد بأن مقايضات الطاقة بين النمو والتكاثر وطول العمر هي الدعامة العالمية للشيخوخة. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على فهم المساهمة النسبية للطاقة والمفاضلات الوظيفية في تطور الشيخوخة والتعبير عنها.

1 المقدمة

من اللافت للنظر حقًا أنه بعد إنجاز معجزي على ما يبدو للتشكل ، يجب أن يكون الميتازوان المعقد غير قادر على أداء المهمة الأبسط بكثير المتمثلة في مجرد الحفاظ على ما تم تكوينه بالفعل.

الشيخوخة ، أو الشيخوخة ، هو تدهور فسيولوجي للكائن الحي مع تقدم العمر ، مما يقلل من الأداء التناسلي ويزيد من احتمال الوفاة [1،2]. على الرغم من حقيقة أن الشيخوخة تقلل من اللياقة الداروينية ، إلا أنها موجودة في كل مكان وتمثل جزءًا لا يتجزأ من دورة حياة معظم الأنواع على الأرض [2،3]. كان يعتقد في الأصل أن الشيخوخة تقتصر فقط على البشر والحيوانات الأسيرة والماشية لأن الحيوانات في الطبيعة تموت من الافتراس والمنافسة والطفيليات قبل شيخوختها. لذلك ، كان من المتوقع أن تكون الشيخوخة خارج نطاق الانتقاء الطبيعي. ومع ذلك ، فقد انقلبت هذه النظرة في السنوات الأخيرة من خلال سلسلة من الدراسات البارزة في التجمعات الطبيعية التي أثبتت بشكل قاطع أن الشيخوخة تحدث أيضًا في البرية وهي شائعة جدًا (تمت مراجعتها في [3]). ومع ذلك ، هناك تنوع ملحوظ في أنماط الشيخوخة عبر شجرة الحياة ، حيث تظهر بعض الأنواع معدلات ضئيلة من الشيخوخة سواء في التكاثر أو النفوق أو كلاهما [4]. لشرح هذا الاختلاف ، سعى علماء الأحياء التطورية وعلماء الشيخوخة إلى فهم سبب تطور الشيخوخة ، وما الذي يحدد الاختلاف في العمر ومعدلات الشيخوخة ، وما هي الأسباب القريبة للشيخوخة ، وهل يتم الحفاظ عليها تطوريًا؟ يتطلب مثل هذا الفهم نهجًا متكاملًا يتم فيه استخدام المفاهيم التطورية لتوجيه البحث في آليات الشيخوخة ، بينما تُستخدم معرفة الآليات بعد ذلك لدعم أو رفض النظريات التطورية المختلفة.

2. لماذا تتقدم الكائنات الحية في العمر؟

يتطلب هذا السؤال الرئيسي والدائم مؤهلاً: هل نسأل الأسباب الدقيقة التي تجعلني أنت أو أنا تتقدم في العمر ، أو بدلاً من ذلك لماذا تطورت الشيخوخة في المقام الأول؟ يمكن القول إن الفشل في التمييز بوضوح بين هذه الأسئلة التقريبية والنهائية ، وسبب أهميتها ، قد أدى إلى قدر لا بأس به من الارتباك داخل الدراسة الأوسع للشيخوخة. الهدف من هذه المراجعة هو التوفيق بين هذه الأساليب وتسهيل فهم أكثر اكتمالاً لبيولوجيا الشيخوخة من خلال دمج أحدث التطورات الميكانيكية مع النظرية التطورية. من خلال هذا ، سنعمل على تعزيز فكرة أن هذه الأساليب متكاملة ومتآزرة ويمكن أن تساعد في تطوير نظرية تاريخ الحياة الخاصة بالعمر.

تمت مراجعة النظريات التطورية للشيخوخة على نطاق واسع [1،2،5،6] وتم تلخيصها هنا بإيجاز فقط. تعتمد هذه النظريات على البديهية القائلة بأن الاختيار يزيد الملاءمة ، وليس بالضرورة العمر الافتراضي. لذلك ، الشيخوخة مرتبطة بعمليات انتقائية لبناء مركبات للتكاثر الناجح [7،8]. الفكرة الرئيسية التي تقوم عليها النظرية التطورية للشيخوخة هي أن قوة الانتقاء الطبيعي للسمات تنخفض بعد النضج الجنسي ومع تقدم العمر [9-13] مما أدى إلى [14] "ظل الانتقاء" الشهير في هالدين (الشكل 1). وذلك لأن الوفيات الخارجية غير المرتبطة بالشيخوخة تقلل من احتمالية التكاثر في أواخر العمر وأن الأفراد المسنين في المجتمع قد أنتجوا بالفعل جزءًا كبيرًا من تكاثرهم مدى الحياة وتمرير جيناتهم مما أدى إلى انخفاض في تدرجات الاختيار للوفيات والخصوبة [11-13،17]. أدت هذه الرؤية الفردية المهمة بشكل أساسي إلى صياغة النظريات الرئيسية للشيخوخة.

الشكل 1. يتم تعظيم قوة الانتقاء حسب العمر أثناء نمو ما قبل الإنجاب ولكنها تنخفض بعد النضج الجنسي مع تقدم سن البلوغ وتصل إلى الصفر في سن الإنجاب الأخير [11-13 ، 15]. تمثل الألوان الموجودة على طول خط التدرج الانتقائي تأثير أليل متعدد الاتجاهات (AP) على اللياقة البدنية طوال دورة الحياة ، بدءًا من اللون الأخضر الإيجابي في وقت مبكر من الحياة إلى اللون الأحمر السلبي بشدة في أواخر العمر. يمثل تظليل الخلفية تأثير أليل AP على العمر الافتراضي عبر مسار الحياة ، من الأبيض المحايد إلى الأسود السالب بشدة. أليل AP الكلاسيكي ، كما تصوره ويليامز [10] ، سيكون له تأثير إيجابي على اللياقة أثناء التطور ولكنه سيكون له تأثير سلبي على اللياقة في أواخر الحياة. ومع ذلك ، ستختلف تأثيرات أليل AP هذا على العمر الافتراضي عبر مسار الحياة اعتمادًا على ما إذا كانت المفاضلة بين العمر الافتراضي والسمات الأخرى المتعلقة باللياقة تعتمد على الطاقة أو الوظيفة. يمكن أن ينتج التأثير السلبي على العمر الافتراضي عن تخصيص الطاقة التنافسي بين التنمية والنمو والتكاثر من ناحية ، والصيانة الجسدية من ناحية أخرى ، مما يؤدي إلى مقايضات الطاقة على النحو الذي اقترحته نظرية "سوما القابل للتصرف" [16]. في ظل مقايضات الطاقة ، يبدأ تراكم الضرر الناتج عن الإصلاح غير الكافي في وقت مبكر من الحياة ويتراكم عبر العصور حتى زوال الكائن الحي وإطالة العمر الافتراضي مكلفًا دائمًا. ومع ذلك ، تنتج المفاضلات الوظيفية من التنظيم دون الأمثل للتعبير الجيني في أواخر العمر مما يؤدي إلى وظيفة فسيولوجية دون المستوى الأمثل. في ظل المقايضات الوظيفية ، يؤدي تحسين التعبير الجيني في مرحلة البلوغ إلى تحسين كل من اللياقة البدنية والعمر ، دون تكاليف تنموية. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

تراكم الطفرات: في هذا ، يمكن أن تتراكم الطفرات ذات التأثيرات المتأخرة من العمر وتنتقل عبر الخط الجرثومي [9]. تحدث الشيخوخة هنا بسبب جمع الآثار الضارة المكتسبة عشوائيًا والتي لا تظهر إلا في وقت متأخر من الحياة [18]. بناءً على فرضية "ظل الانتقاء" ، يكون للشيخوخة في الأعمار المتأخرة تأثير ضئيل نسبيًا على اللياقة العامة للكائن الحي. افترضت الصيغ المبكرة لـ MA "نوافذ" ضيقة للتأثيرات الطفرية خلال دورة حياة الكائن الحي ، وتنبأت النماذج القائمة على هذه الافتراضات بزيادة سريعة في معدل الوفيات بعد نهاية التكاثر ، أو "جدران الموت" التي نادرًا ما تُرى في الطبيعة . نظرت النماذج اللاحقة في إمكانية حدوث تأثيرات طفرية إيجابية عبر الفئات العمرية المجاورة واستكشفت إلى أي مدى يمكن أن يحدث MA حتى لو كانت الجينات المسؤولة في النهاية عن الشيخوخة لها تأثيرات ضارة بشكل طفيف في الحياة المبكرة [6 ، 19 ، 20]. سمحت هذه النماذج بعمر ما بعد الإنجاب ، وزيادة تدريجية في معدل الوفيات مع تقدم العمر وانخفاض معدلات الوفيات في سن متأخرة جدًا. لا تقدم نظرية MA أي افتراضات محددة حول أنواع المسارات التي يجب أن تدعم الشيخوخة ، حيث يمكن أن يحدث تراكم التأثيرات الطفرية نظريًا عبر مواقع عشوائية. يتمتع MA ببعض الدعم (تمت مراجعته في [21]) ، على الرغم من أن المناقشات الأخيرة قد سلطت الضوء على أنه قد لا يكون متسقًا مع اكتشاف مسارات الإشارات الجزيئية التي يحتمل أن تدعم الشيخوخة عبر العديد من مجموعات الحيوانات ويبدو أنها محفوظة تطوريًا [21-23] .

تعدد الأشكال العدائي: هي النظرية التطورية للشيخوخة التي تدرك أن الجينات غالبًا ما يكون لها تأثيرات متعددة أو متعددة الاتجاهات وأن التأثير المفيد للجين في وقت مبكر من حياة الكائن الحي يمكن اختياره بقوة حتى لو تسبب هذا الجين في تأثير سلبي في وقت لاحق من الحياة [10]. نظرًا لأن تدرجات الانتقاء في البقاء على قيد الحياة والخصوبة تنخفض مع تقدم العمر ، فمن المرجح أن يتم اختيار التأثيرات المفيدة في وقت مبكر بشكل إيجابي بقوة ، ويمكن أن تستمر الآثار الضارة في أواخر العمر لأن الانتقاء ضعيف ولا يمكن القضاء عليها. تعدد الأشكال العدائي (AP) يؤكد على أهمية وحتمية المفاضلات بين سمات تاريخ الحياة المختلفة عبر الحياة المبكرة والمتأخرة. للتأكد مما إذا كان MA أو AP هو النموذج السائد ، فقد بحثت العديد من الدراسات ما إذا كان النجاح المعزز في التكاثر في وقت مبكر من الحياة يرتبط حتمًا بانخفاض العمر أو زيادة الشيخوخة. نجحت تجارب التطور المخبري في اختيار زيادة اللياقة البدنية في أواخر العمر ولاحظت انخفاض اللياقة البدنية في وقت مبكر من الحياة كاستجابة مرتبطة [24،25] بما يتماشى مع نظرية AP. تم اختيار الآخرين مباشرة لزيادة البقاء على قيد الحياة ولاحظوا انخفاض الإنتاج الإنجابي [26]. كما عزز تحديد الأليلات الفردية مع تأثيرات AP أيضًا الدعم [27-29]. كما هو مذكور أعلاه ، اقترح ويليامز في الأصل أنواع المواقع التي يمكن أن تظهر تأثيرات معادية ، وفي حين كان مفهومًا مجردًا في البداية ، فإن اكتشاف الجينات ذات المظهر المناسب للتأثيرات العدائية يوفر دعمًا مثيرًا للفضول لـ AP. تم العثور على أحد الأمثلة في سمكة ذيل السيف (Xiphophorus cortezi) ، وفيه يكون الأفراد هم المسيطرون Xmrk زاد الجين الورمي في نفس الوقت من خطر الإصابة بالورم الميلاني وميزة الحجم الانتقائي [30].

3. مقايضات الطاقة بين النمو والتكاثر وطول العمر

في حين أن منطق نظرية AP للشيخوخة [10] واضح ومباشر ، مدعومًا بالنمذجة الرياضية [11] وعلم الوراثة الكمي والجزيئي [2،27] ، فإنه لا يفسر العمليات الفسيولوجية التي تؤدي في الواقع إلى شيخوخة الكائن الحي. من المهم ربط التفسيرات التطورية والآلية للشيخوخة لأن (1) هذه المعرفة تبني فهمًا عامًا لعملية الشيخوخة ، (2) معرفة العمليات الفسيولوجية التي تساهم في شيخوخة الكائن الحي يمكن أن توفر اختبارات قوية لنظرية الشيخوخة النهائية. ربما يكون الحساب الفيزيولوجي / الميكانيكي الأكثر إنجازًا لـ AP حتى الآن هو نظرية "السوما القابل للتصرف" للشيخوخة (DST) [7،16،31]. بينما تم تطوير هذا النموذج كنظرية تطورية مستقلة للشيخوخة ، ويتم تقديمه أحيانًا على هذا النحو في الأدبيات جنبًا إلى جنب مع MA و AP ، فإننا نتفق مع العديد من الباحثين في مجالات البيولوجيا التطورية ، وعلم البيئة ، وعلم الشيخوخة على أن التوقيت الصيفي يمثل تفسيرًا فسيولوجيًا لـ AP.

تتمثل فرضية التوقيت الصيفي في أن معظم الكائنات الحية تتطور في بيئات تكون فيها الموارد محدودة على الأقل خلال جزء من حياتها. نظرًا لأن النمو والتكاثر والصيانة الجسدية تتطلب طاقة ، فمن المعقول توقع تخصيص موارد محدودة بين هذه السمات المختلفة لزيادة اللياقة إلى أقصى حد. هذه هي مقايضات الطاقة التي تكمن وراء التوقيت الصيفي وعلى نطاق أوسع نظرية تاريخ الحياة نفسها [32]. يحدث التلف الخلوي باستمرار ويمكن أن ينتج عن التلف المباشر للجينوم وتراكم مركبات البروتين غير القابلة للذوبان التي تتداخل مع وظيفة الخلية. بينما تمتلك الكائنات الحية العديد من آليات الصيانة والإصلاح التي يمكن نشرها لإصلاح الجينوم وكذلك لإعادة طي البروتينات المشوهة أو إزالتها ، فقد يكون من المفيد في النهاية الاستثمار في مثل هذه الصيانة والإصلاح فقط لتعظيم وظيفة الكائن الحي خلال الفترة المتوقعة من الحياة ، والتي سيتم تحديدها من خلال مخاطر الوفيات البيئية [31]. لا توجد فائدة من الاستثمار في الصيانة والإصلاح عالية الدقة وطويلة الأمد لإنتاج كائن حي يظهر شيخوخة لا تذكر ، ولكن من المحتمل جدًا أن تسبقه مسببات الأمراض أو تقتلها بسرعة.

(أ) تؤدي زيادة التكاثر إلى تسريع الشيخوخة والعكس صحيح

هناك ثروة من الأدلة التي تدعم وجود المقايضات الجينية بين اللياقة البدنية المبكرة والمتأخرة. دراسات التطور التجريبية الكلاسيكية في ذبابة الفاكهة كشفت عن ارتباطات جينية سلبية في وقت مبكر مقابل أواخر العمر من أجل اللياقة عن طريق اختيار الذباب لسن مبكر أو متأخر عند التكاثر [15 ، 33 ، 34]. متابعة الدراسات في ذبابة الفاكهة وغيرها من اللافقاريات [25 ، 35 ، 36] باستخدام أنظمة الانتقاء التي تتحكم في العوامل المربكة المحتملة مثل كثافة اليرقات ، أكد أيضًا أن تعزيز التكاثر والبقاء في أواخر العمر كان مرتبطًا بشكل سلبي بالتكاثر المبكر. غالبًا ما يتم الاستشهاد بمثل هذه الدراسات في الدعم المباشر للتوقيت الصيفي [37]. ومع ذلك ، في حين أنهم يقدمون دليلًا على وجود ارتباط جيني يتوافق مع AP ، إلا أنهم لا يحددون ما إذا كانت الآليات الأساسية كما تنبأ بها التوقيت الصيفي.

المزيد من الدعم المباشر للتوقيت الصيفي يأتي من العدد المتزايد للتقارير عن المفاضلات بين الاستثمار في أداء الحياة المبكرة وأداء الحياة المتأخرة في التجمعات الطبيعية [38-41]. ساهمت دراسات "الشيخوخة في البرية" هذه في ثلاثة تطورات رئيسية: أولاً ، للمساعدة في تبديد الأسطورة القائلة بأن الشيخوخة في الطبيعة أمر نادر ، وثانيًا ، لتقديم دليل على أن المقايضات المبكرة في الحياة المتأخرة تشكل تاريخ الحياة الفردية في التجمعات الطبيعية ، وثالثًا ، لإظهار أن الشيخوخة في الطبيعة بلاستيكية وتعتمد بشدة على بيئة الحياة المبكرة.

يأتي المزيد من الأدلة على التوقيت الصيفي من الدراسات التجريبية للمجموعات الطبيعية. تجارب ميدانية مع مصائد الذباب ذو الأطواق (Ficedula albicollis) في جزيرة جوتلاند السويدية أن الطيور التي قامت بتربية حضنة مكبرة تجريبيًا من فراخ صغار وضعت قوابض أصغر في وقت لاحق من حياتها مقارنة بالطيور التي تمت السيطرة عليها [42 ، 43]. أظهرت الدراسات اللاحقة التي أجريت على طيور أخرى أن زيادة حجم الحضنة بشكل مصطنع يمكن أن تؤثر سلبًا على البقاء على قيد الحياة [44-46]. وبالمثل ، ترتبط أحجام القمامة المتزايدة بشكل مصطنع بانخفاض معدل البقاء على قيد الحياة في فوهات البنك (Clethrionomys glareolus) [47]. من المثير للاهتمام ، في العديد من الدراسات التي أجريت على الثدييات ، أن الزيادات التجريبية في أحجام القمامة لم تؤد إلى تقليل بقاء أو تكاثر الوالدين ، ولكنها بدلاً من ذلك أدت إلى تقليل حجم النسل أو بقائهم على قيد الحياة [48-50]. تشير هذه النتائج إلى أن هناك تكاليف كبيرة للتكاثر ، وأن الحيوانات يمكن أن تخصص استثماراتها بشكل متفاوت بين بقاء الوالدين ، وعدد النسل ، ونوعية النسل.تقترب هذه الدراسات التجريبية من الربط بين زيادة التكاثر والشيخوخة المتسارعة ، ولكنها لم تحدد بعد الآليات الكامنة وراء ذلك.

ومن ثم ، في حين أن العديد من الدراسات تقدم دليلاً على مقايضات الطاقة المحتملة في البيئات الطبيعية ، فإن الخطوات الإضافية المهمة هي: (1) إظهار إعادة تخصيص الطاقة (على سبيل المثال [51]) ، (2) لتحديد الآليات التي تساهم في هذه المقايضات من أجل تقييم الأهمية النسبية لـ DST في تطور والتعبير عن الشيخوخة.

4. يمكن فصل المفاضلات بين التكاثر والبقاء

على الرغم من الدعم الشامل للتصنيف لفكرة أن تخصيص الطاقة التنافسي بين النمو والبقاء والتكاثر يمكن أن يساهم في الشيخوخة ، فقد شهد العقدان الماضيان زيادة في عدد من الدراسات التي تتحدى مركزية مقايضات الطاقة في الشيخوخة (تمت المراجعة) في [15،52-56]). على سبيل المثال ، يؤدي التكاثر إلى زيادة التمثيل الغذائي ، مما يؤدي إلى زيادة توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) التي يمكن أن تسهم في تلف الخلايا والشيخوخة. ومع ذلك ، تشير الدراسات التي أجريت على ذبابة الفاكهة إلى أن التخفيض التجريبي المباشر في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية عبر بروتينات فك اقتران الميتوكوندريا (UCPs) يطيل العمر دون أن يصاحب ذلك انخفاض في الخصوبة أو النشاط البدني [57]. وبالمثل ، فإن تقليل التنظيم التجريبي لمسار إشارات الرابامايسين (TOR) لاستشعار المغذيات في ذبابة الفاكهة سوداء البطن يطيل العمر في كل من الذباب العقيم (عبر الراباميسين ، [58]) والذباب الخصب دون آثار سلبية على التكاثر (عبر تورين ، [59]).

تأتي بعض أقوى الأدلة التجريبية ضد مقايضات تخصيص الطاقة باعتبارها السبب العالمي للشيخوخة من الدراسات التجريبية التي فصلت بشكل مباشر طول العمر المتزايد عن انخفاض الخصوبة. على سبيل المثال ، يؤدي تقليل تنظيم مسار إشارات الأنسولين / IGF-1 المحفوظ تطوريًا (IIS) الذي يشكل التطور والنمو والتكاثر وطول العمر إلى زيادة العمر ولكن يمكن أن يؤدي أيضًا إلى توقف التطور و / أو تقليل التكاثر المبكر في الحياة. ومع ذلك ، دراسة كلاسيكية من قبل Dillin وآخرون. [60] أظهر أن الآثار السلبية لتقليل IIS على التكاثر والتأثيرات الإيجابية على طول العمر يمكن فصلها اعتمادًا على الوقت الذي تحدث فيه التغييرات في IIS أثناء دورة حياة الكائن الحي. تقليل التنظيم المبكر لإشارات IIS عن طريق ضربة قاضية لتداخل RNA لـ داف -2 التعبير الجيني في أنواع معينة انيقة بدءًا من مرحلة البويضة أو في بداية نمو اليرقات ، أدى ذلك إلى إطالة العمر الافتراضي ، ولكنه أدى إلى انخفاض الخصوبة المبكرة للحياة. ومع ذلك ، فإن السماح للديدان الخيطية بالتطور بشكل طبيعي والوصول إلى مرحلة النضج الجنسي قبل تقليل تنظيم IIS قد أزال تمامًا الآثار السلبية لهذا التلاعب على التطور والتكاثر ولكن إطالة العمر الافتراضي بنفس القدر. أظهرت هذه الدراسة بشكل قاطع أنه في حين داف -2 يدعم التعبير الارتباط الجيني السلبي بين التكاثر والبقاء على قيد الحياة ، ويمكن فصل هذا الارتباط عن طريق التحسين الدقيق لوظيفة الجينات حسب العمر. في الأساس ، مستويات من النوع البري داف -2 يساهم التعبير في الشيخوخة وتقصير عمر الدودة ليس بسبب تراكم الضرر الجزيئي الذي لم يتم إصلاحه بدءًا من الحياة المبكرة فصاعدًا ، ولكن بسبب الضرر الذي يحدث مباشرةً خلال مرحلة البلوغ. وبالتالي ، أدى تحسين التعبير الجيني في مرحلة البلوغ إلى تقليل الضرر وزيادة العمر الافتراضي ، دون عواقب سلبية على سمات تاريخ الحياة الأخرى.

تثير هذه النتائج السؤال عن نوع الضرر الذي قد ينشأ عن التعبير الجيني دون الأمثل الذي يؤدي إلى وظيفة IIS دون المستوى الأمثل في مرحلة البلوغ. هناك دليل جيد على أن تراكمات البروتين الخاطئة التي تتراكم في الخلايا مع تقدم العمر تساهم في الشيخوخة الخلوية ، وقد ربطت العديد من الدراسات انخفاض تخليق البروتين مع زيادة طول العمر [61-65]. تعمل إشارات IIS على تعزيز تخليق البروتين [66،67] ، وبالتالي فهي طويلة العمر بشكل استثنائي داف -2 سي ايليجانس المسوخات التي يتم تقليل إشارات IIS الخاصة بها تظهر انخفاضًا ملحوظًا في الترجمة [68]. يشير هذا إلى أن تخليق البروتين الزائد في مرحلة البلوغ يساهم في الشيخوخة الخلوية وموت الكائنات الحية. ومع ذلك ، فإن تخليق البروتين ليس العملية الابتنائية الوحيدة التي تتحكم فيها إشارات IIS ، والعمل الأخير في C. ايليجانس وقد ربط أيضًا إنتاج الصفار الزائد في الحياة المتأخرة بالشيخوخة [69].

هناك اعتراضان على فكرة أن العبث بالتعبير الجيني الخاص بالعمر يمكن أن يؤجل الشيخوخة ويزيد العمر دون تكاليف واضحة على اللياقة البدنية. أولاً ، من الممكن أن تكون الديدان ذات إشارات IIS المنخفضة في مرحلة البلوغ ضعيفة الأداء عبر بيئات مختلفة. في مقابل ذلك ، من المعروف أن طفرات IIS مقاومة لمجموعة واسعة من الضغوطات البيئية وتبدي تحملًا متزايدًا للحرارة والبرودة وبعض مسببات الأمراض والإجهاد التأكسدي الناجم عن الضوء المرئي والإشعاع. تشير هذه الدراسات إلى أن تقليل تنظيم إشارات IIS في مرحلة البلوغ يمكن أن يحسن ملاءمة C. ايليجانس الديدان الخيطية عبر مجموعة من البيئات ذات الصلة بيئيًا ، على الرغم من أن المزيد من البحث ضروري لاختبار هذا التأكيد بشكل كامل. الاعتراض الثاني هو احتمال حدوث تأثيرات ضارة بين الأجيال لعلم وظائف الأعضاء المعدّل تجريبياً. تركز معظم الدراسات على المفاضلة بين طول العمر وعدد النسل ، ولكن زيادة الاستثمار في سوما الوالدين يمكن أن تأتي على حساب جودة النسل. هناك طريقتان مختلفتان على الأقل يمكن من خلالها تحقيق المفاضلة المفترضة بين طول عمر الوالدين ونوعية النسل [55]. أولاً ، يمكن أن تؤدي زيادة التكاثر إلى انخفاض الاستثمار الأبوي من حيث كمية و / أو جودة الموارد التي يقدمها الوالدان إلى الأبناء. ثانيًا ، يمكن مقايضة الاستثمار المتزايد في سوما الوالدين بالاستثمار في صيانة وإصلاح الخط الجرثومي مما يؤدي إلى زيادة عدد طفرات السلالة الجرثومية في النسل. ومع ذلك ، فقد أظهر العمل الأخير أن نسل الوالدين تعامل مع داف -2 كان للـ RNAi خلال مرحلة البلوغ إنجابًا أعلى ، وعمرًا مشابهًا ، ولياقة داروينية أعلى من نظيراتها الضابطة [70]. مجتمعة ، تشير هذه الدراسات إلى أن إشارات IIS من النوع البري في الديدان الخيطية تعمل على تحسين النمو على حساب تقليل البقاء على قيد الحياة في مرحلة البلوغ وتقليل لياقة النسل ، مما يجعل النوع البري داف -2 أليل AP لا تنجم تكلفته المتأخرة عن الحياة مباشرة من مقايضات الطاقة.

5. وظيفة المفاضلات: من ويليامز إلى نظرية الشيخوخة التنموية

(أ) أصول النظرية

في حين أن تراكم الضرر الناتج عن مقايضات الطاقة بين التكاثر والصيانة يُنظر إليه عمومًا على أنه التفسير الفسيولوجي / الميكانيكي الرائد لتطور والتعبير عن الشيخوخة عبر AP ، فمن المثير للاهتمام أن ويليامز نفسه استخدم مثالًا مختلفًا تمامًا لتوضيح عمل أليل AP المفترض [10]. لقد تصور أليلًا له تأثير مفيد على تكلس العظام في الكائن الحي النامي ، لكن هذا يسبب تكلس الشرايين في مرحلة البلوغ. يمكن أن يكون لمثل هذا الأليل تأثير إيجابي عام على اللياقة ويصبح راسخًا في السكان. هذا مثال على المقايضة الوظيفية ، حيث تكون نفس العملية الفسيولوجية مفيدة للياقة البدنية في الحياة المبكرة (على سبيل المثال أثناء التطور) ، ولكنها ضارة باللياقة البدنية في أواخر العمر (على سبيل المثال ، النضج بعد الجماع). اقترح ويليامز أن الانتقاء يمكن أن يؤدي إلى تطور جين معدل لقمع التكلس المفرط للشرايين مع تقدم العمر ، لكنه أشار إلى أن مثل هذا الكبت من غير المرجح أن يكون فعالًا تمامًا في ضوء الانتقاء الضعيف في أواخر العمر [10].

(ب) النظرية التطورية للشيخوخة

تم تطوير أفكار ويليامز بشكل أكبر في العقود الأخيرة باتباع المنطق أعلاه ، من خلال ربط تطور الكائن الحي بشكل صريح مع تقدم العمر [5،8،71-74]. بمعناها الواسع ، تجادل النظرية التطورية للشيخوخة (DTA) بأن الشيخوخة وطول العمر تتشكلان من خلال العمليات الفسيولوجية التي تم تحسينها لتنمية الحياة المبكرة والنمو والتكاثر ولم يتم تحسينها بشكل كافٍ لوظيفة أواخر العمر [8 ، 71]. الأهم من ذلك ، هناك تمييز واضح بين نموذج تراكم الضرر الكلاسيكي كما تصوره DST و DTA. تتنبأ فرضيات تراكم الضرر ، بما في ذلك التوقيت الصيفي ، بأن زيادة الاستثمار في الصيانة الجسدية ستقلل من الضرر الخلوي وتزيد من طول العمر على حساب انخفاض النمو والتكاثر. نظرًا لأنه من المتوقع أن تقوم الكائنات الحية بتحسين تخصيص الطاقة بين سمات تاريخ الحياة لزيادة اللياقة إلى أقصى حد ، يجب أن تؤدي إعادة التخصيص التجريبي للطاقة إلى تكاليف اللياقة البدنية. على عكس ذلك ، يتوقع DTA أنه من الممكن تحسين التعبير الجيني الخاص بالعمر لزيادة طول العمر دون تكبد تكاليف للنمو والتكاثر ، لأن طول العمر يتم تقليصه من خلال علم وظائف الأعضاء دون المستوى الأمثل في مرحلة البلوغ بدلاً من نقص الموارد اللازمة للصيانة الجسدية. ومن ثم ، يقدم DTA شرحًا لنتائج داف -2 دراسات في C. ايليجانس، والتي توضح كيف أن تعديل التعبير الجيني يمكن أن يكون له عواقب سلبية على اللياقة عند تطبيقه أثناء التطور ولكنه إيجابي عند تطبيقه خلال مرحلة البلوغ [60 ، 70]. تمشيا مع هذا ، فإن شاشة RNAi تضم 2700 جينًا متورطًا في C. ايليجانس حدد التطور 64 جينًا مختلفًا يكون ضارًا عند تعطيله أثناء التطور ، ولكنه يطيل العمر عند تعطيله في مرحلة البلوغ [75 ، 76]. سيكون من المفيد لفهمنا للشيخوخة دراسة عواقب اللياقة على التحسين الخاص بالعمر للتعبير الجيني عبر مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية. الانخفاض في تدرجات الانتقاء مع تقدم العمر يجعل من المنطقي أن تتطور الشيخوخة كتأثير مشترك للعديد من الأليلات مع تأثيرات مفيدة في الحياة المبكرة وتأثيرات ضارة في أواخر العمر ، وذلك على وجه التحديد لأن الانتقاء الضعيف يكافح من أجل تحسين التعبير الجيني بشكل كامل في أواخر العمر.

(ج) التخليق الحيوي المفرط كسبب مباشر للشيخوخة

في الآونة الأخيرة ، تم ربط المفهوم القائل بأن الشيخوخة نتيجة لوظيفة الجينات دون المستوى الأمثل في وقت لاحق من الحياة ميكانيكيًا بفكرة أن إشارات استشعار المغذيات الزائدة أثناء مرحلة البلوغ يمكن أن تؤدي إلى التخليق الحيوي المفرط مما يؤدي إلى تضخم الخلايا والشيخوخة الخلوية والشيخوخة العضوية. توفر فكرة "الوظيفة المفرطة" فرضية آلية مباشرة لوضع العمل لشرح كيف يمكن أن يتسبب استمرار برنامج تنموي في حدوث ضرر في أواخر العمر ويساهم في الشيخوخة [5،72،74،77]. من خلال القيام بذلك ، دفعت هذه الفرضية المجال إلى الأمام من خلال تحفيز الدراسات الجديدة التي تهدف تحديدًا إلى تحديد النتائج السلبية للتخليق الحيوي الزائد مع تقدم العمر. لديها دعم من في المختبر دراسات مزارع الخلايا التي تشير إلى أنه عندما يتم إيقاف تكاثر الخلايا ، يمكن أن تؤدي المستويات العالية من إشارات النمو إلى تحفيز الخلايا على الانتقال من حالة الهدوء إلى حالة الشيخوخة ، بينما يقلل انخفاض إشارات النمو من التضخم الخلوي والشيخوخة [77،78]. من المتوقع أن يؤدي فرط الوظائف الخلوية إلى شيخوخة الكائن الحي والموت ، وإثبات هذا الارتباط أمر حيوي للاختبارات المستقبلية لفرضية "فرط الوظيفة". في الآونة الأخيرة ، Ezcurra وآخرون. [69] أظهر أن إشارات IIS في الديدان الخيطية تعزز تحويل الكتلة الحيوية للأمعاء إلى صفار. في حين أن هذه العملية تساهم في التكاثر وهي مفيدة في وقت مبكر من الحياة ، إلا أنها تضر ببقاء الديدان الخيطية غير التكاثرية. وبالتالي ، فإن أحد العوامل المهمة التي تسبب الوفاة في الديدان القديمة ليس تراكم الضرر غير المعاد إصلاحه بل العكس: التحويل النشط والمكلف للكتلة الحيوية للأمعاء إلى صفار غير مستخدم في الخلايا ، مما يؤدي إلى ضمور الأمعاء والسمنة المسننة في الديدان القديمة.

(د) المقايضات الخاصة بالعمر في الوظيفة المثلى

إن فرضية "الوظيفة المفرطة" متجذرة بقوة في منطق المقايضات الخاصة بالعمر في وظيفة الجينات التي دافع عنها ويليامز [10] والتي طورها هاميلتون [11]. توفر هذه الفرضية تفسيرًا فسيولوجيًا واضحًا ومفصلاً لكيفية مساهمة التخليق الحيوي المفرط في أواخر العمر في الشيخوخة الخلوية والكائناتية من خلال ربط نظرية AP الجينية الكمية مع نظرية DTA القريبة عبر الإشارات الجزيئية لاستشعار المغذيات داخل الخلايا. ومع ذلك ، نعتقد أن هذا المفهوم يمكن وينبغي توسيعه ليشمل الكل الطرق الممكنة التي يمكن أن يساهم بها التعبير الجيني دون الأمثل الذي يؤدي إلى فسيولوجيا دون المستوى الأمثل في أواخر العمر في تطور الشيخوخة والتعبير عنها. على سبيل المثال ، قد يثبت التخليق الحيوي المفرط أنه آلية فسيولوجية مهمة للشيخوخة ، ولكن لا يوجد سبب لتوقع أن يعمل في جميع الأصناف. تمامًا كما يبدو أن فرط نشاط إشارات استشعار المغذيات يلعب دورًا مهمًا في زوال الديدان الخيطية المرتبط بالعمر ، فإن العمليات الفسيولوجية الأخرى ، بعضها يعمل "مرتفعًا جدًا" والبعض الآخر "منخفض جدًا" ، يمكن أن تساهم في الشيخوخة [8،71] . علاوة على ذلك ، في بعض الحالات ، يمكن للبرنامج التنموي تقليل تنظيم بعض العمليات الفسيولوجية التي قد تكون مفيدة في أواخر العمر. على سبيل المثال ، يتم تقليل مقاومة الصدمات الحرارية بشكل نشط في C. ايليجانس الديدان الخيطية عند النضج الجنسي ، مما يؤدي إلى تراكم مركبات البروتين غير القابلة للذوبان في الخلايا مما يؤدي إلى تمزق البروتين ، وفي النهاية الشيخوخة [79]. دفع هذا "النقص الوظيفي" للمرافقين الجزيئي الباحثين إلى اقتراح أن النضج الجنسي يمثل بداية الشيخوخة في C. ايليجانس، يتماشى كثيرًا مع تنبؤات هاميلتون [11]. يجب أن يكون فهم العمليات الفسيولوجية التي تشكل الشيخوخة أكثر انتشارًا في المجموعات التصنيفية المختلفة ، ولماذا ، هو محور البحث في بيولوجيا الشيخوخة.

6. التكاليف الخفية لطول العمر

كانت دراسة البيئة التطورية للشيخوخة مدفوعة بالبحث عن مقايضات الطاقة بين سمات تاريخ الحياة. أعلاه ، أكدنا على دور المقايضات غير القائمة على الطاقة في تطور الشيخوخة (انظر أيضًا الشكل 2). ومع ذلك ، إذا كانت المقايضات القائمة على الطاقة غير قابلة للاكتشاف في مقايسات تاريخ الحياة القياسية ، فقد يكون من المفيد التساؤل عن مكان إخفاء التكاليف التقليدية القائمة على الطاقة لطول العمر في بعض الأحيان وربما التغاضي عنها. أولاً ، ربما يكون السبب الأكثر وضوحًا لنقص تكاليف اللياقة البدنية لإطالة العمر هو أنه غالبًا ما يتم تقييم اللياقة في بيئة أو بيئتين بسيطتين هيكليًا. توفر الدراسات المختبرية التي تستخدم كائنات صغيرة سريعة التكاثر أرضية خصبة لتقييم عواقب اللياقة على امتداد العمر الجيني أو البيئي أو الصيدلاني عبر مجموعة واسعة من البيئات المعقدة ذات الصلة بيئيًا. هناك قوة غير مستغلة في هذه الأنظمة لإجراء تجارب محكومة تواجه فيها الحيوانات تقلبات طبيعية في الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وتوافر الغذاء والرفيقة ووجود مسببات الأمراض والحيوانات المفترسة عبر مسار حياتها ، وكذلك عبر الأجيال. في حين أن مثل هذه التجارب قد تكون صعبة ومكلفة ، إلا أنها بالتأكيد ممكنة. اقترحت الدراسات الحديثة في المجالات ذات الصلة أن إضافة التعقيد إلى التطور المخبري يمكن أن يوفر رؤى جديدة مهمة في العمليات التطورية [80-82]. ثانيًا ، غالبًا ما يتم تقييم تأثيرات اللياقة البدنية لتمديد العمر خلال جيل واحد ، ونادرًا جيلين. قد تمثل مقاييس جودة النسل ، أو ربما النسل الكبير ، عنصر لياقة مهمًا ومفقودًا. يمكن أن يعاني نسل الآباء الذين تم تحسين أدائهم الجسدي بشكل مصطنع من انخفاض كمية و / أو جودة الموارد التنموية ، أو انخفاض رعاية الوالدين ، أو زيادة معدل طفرة السلالة الجرثومية. لقد تم مؤخرًا إثبات مثل هذه المفاضلات بين الأجيال بين طول عمر الوالدين ولياقة النسل ، ولكن هناك حاجة إلى المزيد من العمل لتحديد ما إذا كانت هذه الآثار شائعة.

الشكل 2. AP هي نظرية وراثية سكانية للشيخوخة تفترض أن الشيخوخة تتطور عبر الأليلات التي لها تأثيرات لياقة إيجابية في وقت مبكر من الحياة وتأثيرات لياقة سلبية في وقت متأخر من الحياة [10]. نظرًا لتعظيم قوة الانتقاء الخاص بالعمر في وقت مبكر من الحياة [11-13] ، يمكن أن تكون هذه الأليلات مفيدة وسيتم اختيارها. هناك آليتان فسيولوجيتان تقريبتان تفسران AP: الطاقة والوظيفة المفاضلة بين التطور والنمو والتكاثر والبقاء على قيد الحياة. يركز DST [7،16،31] على مقايضات الطاقة بين النمو والتكاثر والبقاء ، بينما يركز DTA [8،71] على التعبير الجيني الأمثل للتطور ووظيفة الحياة المبكرة. الأهمية النسبية لهاتين العمليتين في تطور الشيخوخة غير معروفة ، لأن معظم الدراسات التي تختبر اللياقة الخاصة بالعمر لا تحدد الآليات الفسيولوجية. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

7. نظرة متكاملة للشيخوخة: الأسباب النهائية والدقيقة

من المرجح أن تؤدي النظرة المتكاملة ، التي تجمع بين المفاهيم التقريبية والنهائية التي نوقشت أعلاه والبناء من المعرفة الجديدة المتراكمة بسرعة ، إلى إحداث ثورة في دراسة الشيخوخة على مدى العقود القليلة القادمة. نحن ندعو إلى هذا النهج لتقييم الأهمية النسبية لمسارات الشيخوخة المختلفة بشكل كامل ، واستخدام هذه البيانات للتمييز بين الفرضيات التطورية المختلفة (الشكل 2). من المرجح أن تساهم كل من مقايضات الطاقة والوظائف في تطور والتعبير عن الشيخوخة عبر الكائنات الحية. ومع ذلك ، فمن الممكن والضروري إثبات أهميتها النسبية في تطور الشيخوخة عبر الأصناف وفي تشكيل الفروق الفردية في التدهور الفسيولوجي المرتبط بالعمر. لن يساعد فهم وتقدير مساهمة الأنواع المختلفة من المقايضات في الإجابة عن سبب تقدم معظم الكائنات الحية مع تقدم العمر فحسب ، بل سيوجه أيضًا الجهود المبذولة في مجال علم الأحياء التطبيقي.

قدمت دراسات الشيخوخة في الكائنات الحية النموذجية المختبرية ، مثل الخميرة والديدان الخيطية وذباب الفاكهة والفئران ، ثروة من التفاصيل الميكانيكية التي تدعم السمات المتعلقة بالشيخوخة مثل العمر والخصوبة والحركة. ومع ذلك ، فإن عواقب اللياقة المقدرة للتلاعب التجريبي أقل بكثير. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات التي تربط بشكل صريح بين وظيفة الجينات واللياقة الخاصة بالعمر لفهم ما إذا كانت الحيوانات المسنة تموت عمومًا من أضرار لم يتم إصلاحها تراكمت ببطء على مدار حياتها أو من التلف المكتسب حديثًا الناتج عن برنامج تنموي مارق.

غالبًا ما ركزت دراسات الشيخوخة في المجموعات البرية على الارتباطات بين مقاييس الجهد الإنجابي والبقاء على قيد الحياة ، دون استكشاف علم وظائف الأعضاء الأساسي. على سبيل المثال ، غالبًا ما يرتبط الأداء التناسلي المرتفع في المراحل المبكرة من العمر بالشيخوخة المتسارعة في البرية ، ولكن لم تربط أي دراسة حتى الآن ارتباطًا سببيًا بزيادة التكاثر وتراكم الضرر بالشيخوخة. ومع ذلك ، هناك مجال للعمل التجريبي مع أنواع الفقاريات في البيئات الطبيعية وشبه الطبيعية.على سبيل المثال ، يمكن إعطاء المركبات التي تحاكي التقييد الغذائي التي تقلل من تنظيم إشارات استشعار المغذيات وتطيل العمر الافتراضي في الدراسات المختبرية ، مثل الراباميسين ، في أعمار مختلفة عن طريق الطعام وتقييم التأثيرات على اللياقة الداروينية وفقًا لذلك.

8. الخلاصة

تكمن المفاضلات وراء تطور الشيخوخة. تركز النظريتان القريبتان على إما الإصلاح غير الكامل بسبب تخصيص الطاقة التنافسي (DST) أو الوظيفة غير الكاملة بسبب التعبير الجيني دون الأمثل بعد النضج الجنسي (DTA). بينما يعتمد كلاهما على مبدأ AP ، إلا أنهما يقدمان تنبؤات مميزة فيما يتعلق بالعلاقة بين النمو والتكاثر والبقاء. نحن بحاجة إلى فهم كيفية عمل المقايضات من أجل التمييز بين ما إذا كانت تعتمد بشكل أساسي على الطاقة أو على الوظيفة. قد يكون للتمييز بين هذه الآليات عواقب عملية عميقة. على سبيل المثال ، إذا كان DTA يمثل النموذج السائد ، فقد يعزز بشكل كبير فرصنا في زيادة عمر صحي من خلال تحسين علم وظائف الأعضاء في أواخر العمر.

بينما تدعي العديد من الدراسات فصل التكاثر المنخفض عن زيادة البقاء على قيد الحياة ، فإننا بحاجة إلى دراسات عبر الأجيال لتقييم اللياقة الداروينية في بيئات معقدة من الناحية الواقعية وذات صلة بيئيًا لأن الانتقاء يمكن أن يفضل سمات مختلفة في سياقات مختلفة. من غير المحتمل أن تكون الشيخوخة في أي فئة واحدة مدفوعة بالكامل إما بمقايضات الطاقة أو الوظائف ، ليس أقلها لأن بعض المقايضات قد تشمل كليهما. ومع ذلك ، فإن أهميتها النسبية في تطور الشيخوخة عبر الأصناف المختلفة يمكن أن تختلف بالتأكيد. على سبيل المثال ، الشيخوخة في C. ايليجانس قد يكون الدافع في المقام الأول هو التعبير الجيني دون المستوى الأمثل في مرحلة البلوغ ، بينما الشيخوخة في الفئران عن طريق تخصيص الطاقة التنافسي. في هذه المرحلة ، ليس لدينا إجابة نهائية حتى بالنسبة لهذين النموذجين اللذين تمت دراستهما على نطاق واسع ، ناهيك عن الحيوانات الأخرى. إلى أن نعرف الإجابة عبر مجموعة واسعة من المجموعات التصنيفية ، ستظل الشيخوخة مشكلة لم يتم حلها في علم الأحياء.


مقدمة

غالبًا ما يُنظر إلى الجزء بعد الإنجاب من عمر الإنسان على أنه سمة تكيفية للشيخوخة ، حيث يمكن للمرأة بعد الإنجاب أن تقدم مساهمات كبيرة في لياقة أطفالها وأحفادها [1،2]. على الرغم من وجود أدلة منشورة على الأهمية التكيفية لمرحلة ما بعد الحياة الإنجابية لدى البشر [3] ، فقد تم إجراء عدد قليل من التحليلات التجريبية الرسمية لإثبات بشكل قاطع أن هذا الجزء من تاريخ الحياة قد تم تشكيله عن طريق الانتقاء الطبيعي. تتنبأ النظرية التطورية بأن العمر الممتد بعد الإنجاب يجب أن يتطور فقط عندما يمكن للإناث بعد الإنجاب أن تساهم بشكل كبير في لياقة نسلها أو أقاربها. يمكن أن تحدث مساهمات اللياقة البدنية هذه فقط عندما تكون رعاية الأم بعد الإنجاب مطلوبة لآخر صغار تنجبهم الأمهات [4] ، أو عندما تكون للحيوانات شبكات اجتماعية ممتدة تسمح للإناث بعد الإنجاب بالمساهمة بشكل كبير في لياقة الأقارب المقربين ، كما هو الحال في البشر [5،6]. في حالة وجود شبكات الأقارب هذه ، يجب أن تكون أي ميزة لعمر ما بعد الإنجاب كافية أيضًا لتعويض القوة المتضائلة للانتقاء الطبيعي المرتبط بالاحتمال المنخفض للإناث على قيد الحياة حتى سن متقدمة [5،6]. إذا لم تكن هناك مساهمة ما بعد الإنجاب في اللياقة البدنية ، فإن أي عمر بعد الإنجاب نراه يجب أن يمثل جزءًا متغيرًا وعشوائيًا من تاريخ الحياة عرضيًا للاختلافات في معدلات الشيخوخة للأنسجة التناسلية والجسدية.

لا تقتصر ظاهرة عمر ما بعد الإنجاب بأي حال من الأحوال على الإناث من البشر ، أو حتى الرئيسيات الإناث. تم توثيق توقف الإباضة في منتصف العمر ، متبوعًا بعمر ما بعد الإنجاب يصل إلى ثلث الحد الأقصى لعمر الأنواع المبلغ عنها ، بشكل موثوق في مجموعة واسعة من الفقاريات الأنثوية في الأسر أو في ظل ظروف مواتية أخرى. وتشمل هذه الأنواع أسماك الجوبي (Poecilia reticulata) [7] ، سمك بلاتي [8] ، السمان الياباني [9،10،11] ، ببغاوات "ببغاوات" [12] ، فئران وفئران التجارب [13 ، 14 ، 15] ، الأبوسوم [16] ، والقرود. [17 ، 18 ، 19]. تفتقر معظم هذه الحيوانات إلى شبكات أقارب متطورة وتشارك في رعاية أمومية محدودة للغاية ، إن وجدت. في بعض (على سبيل المثال ، سمك السلمون والسمان الياباني) ، يُظهر الذكور أيضًا فقدان القدرة الإنجابية في منتصف العمر [8،20،11]. تشير هذه الملاحظات إلى أنه ، بدلاً من أن تكون نتيجة لانتقاء الأقارب ، قد يكون فقدان الخصوبة في منتصف العمر والعمر بعد الإنجاب مرتبطين بطول العمر في ظل ظروف مواتية بشكل خاص تتميز بالتغذية الجيدة ومعدلات منخفضة بشكل غير عادي للوفيات من الطفيليات والحيوانات المفترسة والمرض و حادثة.

يأتي أقوى دليل على الأهمية التكيفية لعمر ما بعد الإنجاب عند البشر من السجلات الديموغرافية التاريخية متعددة الأجيال لسكان القرنين الثامن عشر والتاسع عشر في كندا وفنلندا [3]. في تحليلات البيانات من هذا النوع ، ارتبط بقاء الجدات بتحسين النجاح الإنجابي في ذريتهم. تشير هذه التحليلات أيضًا إلى أن "تأثير الجدة" هذا يتطلب تفاعلات سلوكية نشطة بين الإناث الأكبر سنًا والأقارب. تم اكتشاف التأثير فقط عندما كانت الجدات تعيش في نفس المدينة مع الأقارب الذين يتلقون المنفعة ويتراكمون فقط من قبل الأحفاد الذين نجوا من الفطام الماضي. كان التأثير الإيجابي للجدة موجودًا حتى بعد التحكم إحصائيًا في العوامل المربكة المحتملة ، مثل الحالة الاجتماعية والاقتصادية ، أو الاتجاهات الزمنية للبقاء ، أو الجغرافيا.

تم إجراء تحليلات مقارنة للأنواع الأخرى. باكر وآخرون. [4] تقرير عن قردة البابون والأسود ، وكلاهما يعيش في مجموعات عائلية ممتدة ، حيث تواصل الجدات مع الأقارب. ومع ذلك ، في كلا النوعين ، تعيش الإناث عمومًا لفترة كافية فقط لرعاية نسلها المولد ، ولم يتم اكتشاف أي تأثير إيجابي لبقاء الجدات بعد الإنجاب. تعيش إناث السلمون ، مثل الأسود والبابون ، لفترة طويلة بعد التزاوج لتعزيز لياقة نسلها. إنها تمنع إعادة استخدام موقع العش من قبل المبيضات التي وصلت متأخرًا ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في صلاحية البيض [21].

لقد قمنا بتقييم عمر ما قبل الإنجاب ، والإنجاب ، وما بعد الإنجاب في أسماك الجوبي فيما يتعلق بالأنظمة الانتقائية التي تشكل تطور تاريخ حياتهم المبكرة وأنماط الشيخوخة. قارنا سمات تاريخ الحياة في أسماك الجوبي من بيئات عالية مقابل منخفضة الافتراس في ترينيداد. تتواجد أسماك الجوبي من البيئات عالية الافتراس مع الحيوانات المفترسة التي كثيرًا ما تفترس أسماك الجوبي ، وخاصة في الفصول الكبيرة الحجم للبالغين. تتواجد أسماك الجوبي من بيئات منخفضة الافتراس مع نوع واحد فقط من الأسماك ، ريفولوس هارتي ، التي تتغذى على أسماك الجوبي من حين لآخر فقط ، وتميل إلى أن تتغذى على الفصول الصغيرة غير الناضجة الحجم. غالبًا ما يوجد هذان النوعان من المواقع في نفس الصرف على مقربة من بعضهما البعض ، مفصولة بشلالات حاجز تستبعد الحيوانات المفترسة الكبيرة ولكن ليس أسماك الجوبي أو ريفولوس.

في الطبيعة ، تحافظ أسماك الجوبي من مناطق الافتراس المرتفع على معدلات وفيات أعلى من نظيراتها في المناطق منخفضة الافتراس [22]. علاوة على ذلك ، تصل أسماك الجوبي من مناطق الافتراس المرتفع إلى مرحلة النضج في سن مبكرة ، وتنتج عددًا أكبر من النسل لكل فضلات ، وتتكاثر في كثير من الأحيان أكثر من أسماك الجوبي من الأماكن منخفضة الافتراس [23 ، 24] ، وهي الاستجابة التطورية المتوقعة لمعدلات وفيات أعلى بين البالغين [6] ]. بالإضافة إلى ذلك ، فقد تلاعبنا بمعدلات الوفيات التي تعيشها أسماك الجوبي في الطبيعة من خلال تجارب إدخال أسماك الجوبي أو المفترس وأظهرنا أن أنماط تاريخ الحياة هذه يمكن أن تتطور في فترات زمنية قصيرة نسبيًا [25 ، 26 ، 27]. كما وثقنا شيخوخة السكان الطبيعيين على شكل تسارع معدل الوفيات مع تقدم العمر [28].

قارنا أنماط الشيخوخة والشيخوخة في الجيل الثاني من أسماك الجوبي المولودة في المختبر من بيئات عالية مقابل منخفضة الافتراس. قمنا بتقييم أسماك الجوبي من تصريفات Yarra و Oropuche وأدرجنا بيئة عالية ومنخفضة الافتراس من كل صرف ، لما مجموعه أربعة مجموعات. نظرًا لأن البيانات الجينية تظهر أن أسماك الجوبي تكيفت مع هذه الأنظمة بشكل مستقل في كل منطقة [29،30] ، فإن هذا النهج يوفر دراسات مكررة لتكييف مجموعات أسماك الجوبي مع وجود أو عدم وجود الحيوانات المفترسة. تتنبأ نظرية الشيخوخة التطورية الكلاسيكية بأن الحيوانات من البيئات عالية الافتراس ستختبر شيخوخة مبكرة أو أسرع من تلك الموجودة في بيئات منخفضة الافتراس ، إما كنتيجة ثانوية للاختيار المكثف لزيادة الاستثمار في التكاثر في وقت مبكر من الحياة أو بسبب تراكم الطفرات الضارة تؤثر على كبار السن [31،32]. لقد ذكرنا سابقًا أن التواريخ المبكرة للحياة لأسماك الجوبي عالية الافتراس في هذه التجربة كانت مختلفة عن تلك الموجودة في أماكن منخفضة الافتراس في نفس الصرف بطريقة تتفق مع مقارناتنا السابقة [33]: لقد نضجوا مبكرًا ، وأنتجوا المزيد من الشباب. لكل القمامة ، ويتم إنتاجها بشكل متكرر. على عكس التوقعات ، وجدنا أنه عندما تمت تربية أسماك الجوبي في المختبر خالية من الافتراس ، فإن تلك الموجودة في البيئات عالية الافتراس لديها معدلات وفيات أولية أقل ، ومعدلات وفيات أقل طوال حياتها ، ومتوسط ​​عمر أطول [34]. علاوة على ذلك ، فإن أسماك الجوبي من مناطق الافتراس العالية تتمتع بخصوبة أعلى طوال حياتها.

هنا نأخذ في الاعتبار بمزيد من التفصيل لماذا تتمتع أسماك الجوبي من البيئات عالية الافتراس بمتوسط ​​عمر أطول ، وعلى وجه التحديد ، ما إذا كان طول عمر ما بعد الإنجاب يختلف في أسماك الجوبي التي تطورت في ظل أنظمة نفوق مختلفة. تتنبأ نظرية تاريخ الحياة بأن الانتقاء سيشكل فقط أجزاء من تاريخ الحياة تساهم بشكل مباشر في اللياقة أو ترتبط بمتغيرات تاريخ الحياة الأخرى. على وجه التحديد ، يجب أن يفضل الاختيار تطور العمر الممتد بعد الإنجاب فقط إذا كان الأفراد بعد الإنجاب يمكنهم المساهمة في لياقتهم الشاملة بطريقة ما ، إما عن طريق رعاية صغارهم أو أقاربهم الآخرين أو أحفادهم. نظرًا لأن أسماك الجوبي هي حيوانات حية ولا تقدم رعاية أبوية بعد الولادة ، فقد توقعنا أنه لا ينبغي أن يكون هناك اختيار مباشر لفترة طويلة بعد الإنجاب في هذا النوع. وبالتالي ، فإن أي عمر بعد الإنجاب نلاحظه يجب أن يمثل نتاجًا ثانويًا لمعدلات شيخوخة مختلفة لأجزاء مختلفة من سوما أو ، بدلاً من ذلك ، ارتباطًا باختيار السمات - بما في ذلك الخصائص الإنجابية - التي تكون قابلة للتكيف في وقت سابق من تاريخ الحياة.

على عكس الطيور والثدييات ، التي تنتج الغالبية العظمى من البويضات قبل الولادة ، يُعتقد عمومًا أن الأسماك تنتج بويضات جديدة طوال حياتها. لهذا السبب ، تم اقتراح أن تظهر الأسماك القليل من الشيخوخة التناسلية أو لا تظهر على الإطلاق [35]. ومع ذلك ، فإن الدليل التجريبي لمثل هذه القدرة الإنجابية غير المحدودة يعتمد على ملاحظات معزولة للأفراد المسنين جدًا الذين يتمتعون بالخصوبة ، وعدد قليل من الدراسات المختبرية الصغيرة للشيخوخة في الأسماك ، وقد تناولت القليل من الدراسات المقارنة بشكل مباشر الشيخوخة الإنجابية في الأسماك. نحن هنا نقيم رسميًا ، لأول مرة ، ما إذا كان هناك شيخوخة تناسلية مع عمر طويل بعد الإنجاب في نوع من الأسماك أم لا.


أساليب

نموذج للتغيير

في النموذج المقدم هنا ، سيتنافس الأفراد في مشهد يمثل العالم الذي يعيشون فيه. سيتم تمثيل البيئة بشبكة مربعة ثنائية الأبعاد بها مواقع ، بحيث يعيش كل فرد ويتنافس على الموارد في أحد المواقع. سيتم افتراض شروط الحدود الدورية ، بحيث لا يتم ملاحظة أي تأثيرات حدودية. سيكون لكل موقع قدرة تحمل ، أي أنه يمكنه الحفاظ على فرد واحد فقط في كل مرة. عندما يشترك أكثر من فرد في نفس الموقع ، فسوف يتنافسون على الموارد المحلية ولن ينجو منهم سوى واحد. سيُقاس الوقت بخطوات منفصلة ، كل خطوة زمنية تقابل جيلًا واحدًا ، أي الوقت الذي تحتاجه الكائنات الحية لإنتاج ذرية جديدة قابلة للحياة. النسل الجديد لا يمثل جميع الأطفال من فرد واحد ، حيث يتم تشكيل الأفراد في سن الإنجاب فقط. على هذا النحو ، إذا كان لدى أحد الأنواع العديد من الأطفال ومات معظمهم قبل بلوغ مرحلة النضج ، فسيتم وصف الطفل الباقي فقط في النموذج ويفترض أن جميع الأنواع الأخرى قد ماتت بين الخطوات الزمنية.

بينما تعمل معظم النماذج التطورية التقليدية مع بيئة ثابتة كأساس ، والتي يمكن أن تكون تقديرًا أوليًا جيدًا للغاية ، فإن ظروف العالم الحقيقي لا تتغير. تحدث الدورات المناخية ، وتتطور الحيوانات المفترسة والفريسة معًا في تطور مستمر ، وتظهر أمراض جديدة وتحل محل الأمراض القديمة. إن محاولة نمذجة كل هذه الجوانب وكيف تتغير بمرور الوقت ستكون مهمة شاقة ، مع وجود الكثير من الأسئلة التي لم يتم حلها بعد ، وهذا من شأنه أيضًا أن يعقد النموذج بلا داعٍ. بدلاً من القيام بذلك ، سيتم اعتماد تقريب هنا. سيتم تنفيذ ذلك من خلال اقتراح نوع من وظيفة اللياقة التي تلتقط تأثير البيئة والظروف المتغيرة. على عكس وظائف اللياقة في نظرية اللعبة التطورية [39] - [41] ، فإن تلك التي سنستخدمها هنا ليست بالضبط المكافأة النهائية للعبة التي يلعبها الأفراد. لكنها تلعب دورًا مشابهًا ، لأنها مرتبطة باحتمالية بقاء الفرد على قيد الحياة عند مشاركة الموارد مع منافس.

يجب أن تكون وظيفة لياقة ، بحيث أنه كلما كانت هناك منافسة بين عاملين (أو أكثر) في موقع واحد ، فإن احتمال أن يسود الوكيل يتناسب مع. نظرًا لأن الوكيل والوكيل يتنافسان على الموارد في موقع ما في وقت ما ، فسيظل الوكيل على قيد الحياة مع الاحتمالية. كلما كان ذلك أكبر ، كلما زادت احتمالية البقاء على قيد الحياة ، ولكن ستكون هناك دائمًا فرصة لبقاء الأفراد الأقل لياقة (باستثناء ، بالطبع ، متى).

في كل خطوة زمنية ، ينتج الأفراد الناجون ذرية. يولد كل نسل على مسافة من والدته ، حيث يتم قياسها بوحدات حجم الشبكة وترث لياقة والديها ، باستثناء الانحرافات الصغيرة ، بسبب الطفرة. من أجل التبسيط ، إذا كان الكائن الحي هو والد الكائن الحي ، فستكون ملاءمة الكائن ، حيث ، مع احتمالات متساوية للنتائج الثلاثة المحتملة. هذا يمثل تغييرات صغيرة. لن يتم تضمين الحالات التي تحدث فيها طفرات نادرة وكبيرة ومضرة عادةً في النموذج هنا ، حيث من شبه المؤكد أن الطفرات الضارة القوية لن تستمر حتى سن البلوغ. تمثل الطفرة هنا حقيقة أن الأبناء الناجين يمكن أن يختلفوا قليلاً عن والديهم. أيضًا ، من أجل تمثيل حقيقة أن الظروف تتغير ، يتم تقليلها بقيمة ثابتة في كل خطوة زمنية ، بحيث يكون لكل فرد.

بعض التعليقات حول معنى ضرورية هنا. كما هو موضح أعلاه ، قد يمثل معدل التغيير في البيئة. ومع ذلك ، فإنه يلعب أيضًا دورًا رياضيًا في الحفاظ على اللياقة من الانفجار بسبب الطفرة. سنرى ذلك ونرتبط بطريقة تجعل من الصعب جدًا تعريفه على أنه قياس بسيط لتغير البيئة. يمكن أن يكون لتغير البيئة تأثير ولكن التفسير الدقيق لقيمها يمكن أن يكون مضللاً بسبب ارتباطه بالطفرة.

يتم تقديم نوعين من الحيوانات ، أولئك الذين يموتون من الشيخوخة وأولئك الذين سيموتون فقط بسبب المنافسة الأخرى. في البداية ، سيبدأ كلا النوعين دائمًا بنفس القيم لمعلماتهما. في النموذج ، جميع الكائنات الحية التي تعاني من آثار الشيخوخة وتموت في نفس العمر المبرمج ،. وتجدر الإشارة إلى أنه ، بالنسبة للقيم الصغيرة جدًا ، من الواضح أن الشيخوخة تمثل عيبًا مهمًا للغاية لأن العديد من الأفراد سيموتون بسرعة كبيرة. من ناحية أخرى ، فإن القيم الكبيرة جدًا لها تأثير ضئيل للغاية ، لأنه لن يتمكن أي فرد تقريبًا من البقاء على قيد الحياة لفترة كافية للوصول إلى قيمة كبيرة جدًا. تُظهر الاختبارات ذات الحجم الكبير فرصًا متساوية في الأساس لكلا النوعين ، نظرًا لأن عددًا قليلاً جدًا من الأفراد ينجو بهذا القدر ، وتصبح أي آثار للشيخوخة لا تذكر تقريبًا. لذلك ، سنقتصر عمليات المحاكاة على القيم الواقعة بين الأقسام التالية. من أجل تقديم إمكانية حدوث وفيات عشوائية ، غير مرتبطة بالمنافسة ، يمكن أيضًا تقديم فرصة لموت كل كائن حي في كل خطوة زمنية بسهولة. أظهرت الاختبارات الأولية بقيم مختلفة اختلافًا طفيفًا في فرص الانقراض النهائية لكل نوع. لذلك ، لن يتم استكشاف هذا بمزيد من التفصيل في هذه الورقة.


مراجع

فونتانا إل ، بارتريدج إل ، لونغو في دي: إطالة فترة الحياة الصحية - من الخميرة إلى البشر. علم. 2010 ، 328 (5976): 321-326. 10.1126 / العلوم .1172539.

مارتن جي إم: بيولوجيا الشيخوخة: 1985-2010 وما بعدها. FASEB J. 2011، 25 (11): 3756-3762. 10.1096 / fj.11-1102.ufm.

Barzilai N ، Guarente L ، Kirkwood TB ، Partridge L ، Rando TA ، Slagboom PE: مكان علم الوراثة في أبحاث الشيخوخة. نات ريف جينيت. 2012 ، 13 (8): 589-594. 10.1038 / nrg3290.

أوستاد سن: شيخوخة متأخرة في مجموعة معزولة من أبوسوم فرجينيا (ديدلفيس فيرجينيانا). ياء زول. 1993 ، 229: 695-708. 10.1111 / j.1469-7998.1993.tb02665.x.

Bronikowski AM: تطور الأنماط الظاهرية للشيخوخة في الثعابين: مراجعة وتوليف مع بيانات جديدة. العمر (دوردر). 2008 ، 30 (2-3): 169-176.

Reznick DN، Bryant MJ، Roff D، Ghalambor CK، Ghalambor DE: تأثير الوفيات الخارجية على تطور الشيخوخة في أسماك الجوبي. طبيعة سجية. 2004 ، 431 (7012): 1095-1099. 10.1038 / Nature02936.

Hendry AP، Morbley YE، Berg OK، Wenburg JK: التباين التكيفي في الشيخوخة: العمر الإنجابي لسكان السلمون البري. بروك آر سوك لندن ، السلسلة ب. 2004 ، 271: 259-266. 10.1098 / rspb.2003.2600.

بلانكو إم إيه ، شيرمان بي دبليو: يدعم طول العمر الأقصى للأسماك المحمية وغير المحمية كيميائيًا والزواحف والبرمائيات الفرضيات التطورية للشيخوخة. التنمية الميكانيكية للشيخوخة. 2005 ، 126 (6-7): 794-803.

ويليامز جي: تعدد الأشكال ، الانتقاء الطبيعي وتطور الشيخوخة. تطور. 1957 ، 11: 398-411. 10.2307 / 2406060.

هاملتون دبليو دي: تشكيل الشيخوخة عن طريق الانتقاء الطبيعي. J ثور بيول. 1966 ، 12 (1): 12-45. 10.1016 / 0022-5193 (66) 90184-6.

Abrams PA: تكاليف اللياقة البدنية للشيخوخة: الأهمية التطورية للأحداث في بداية حياة البالغين. Evol Ecol. 1991 ، 5 (4): 343-360. 10.1007 / BF02214152.

Stearns SC ، Ackermann M ، Doebeli M ، Kaiser M: التطور التجريبي للشيخوخة والنمو والتكاثر في ذباب الفاكهة. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 ، 97 (7): 3309-3313. 10.1073 / pnas.97.7.3309.

Nussey DH ، Froy H ، Lemaitre JF ، Gaillard JM ، Austad SN: الشيخوخة في التجمعات الطبيعية للحيوانات: أدلة واسعة النطاق وآثارها على علم الشيخوخة البيولوجي. مراجعة الدقة للشيخوخة .2013، 12 (1): 214-225. 10.1016 / j.arr.2012.07.004.

مدور ف: مشكلة بيولوجيا لم تحل. 1952 ، لندن: H.K. لويس

تشارلزوورث ب: التطور في الفئات العمرية المهيكلة. 1980 ، كامبريدج ، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج

أبرامز ف: هل زيادة معدل الوفيات لصالح تطور الشيخوخة الأسرع ؟. تطور. 1993 ، 47 (3): 877-887. 10.2307 / 2410191.

Williams PD، Day T، Fletcher Q، Rowe L: تشكيل الشيخوخة في البرية. اتجاهات Ecol Evol. 2006 ، 21 (8): 458-463. 10.1016 / j.tree.2006.05.008.

Chen HY ، Maklakov AA: يتطور العمر الأطول في ظل معدلات عالية من الوفيات المرتبطة بالحالة. كور بيول. 2012 ، 22 (22): 2140-2143. 10.1016 / j.cub.2012.09.021.

Sgró CM ، Partrige L: الاستجابات التطورية لتاريخ حياة المصيد في البرية ذبابة الفاكهة سوداء البطن إلى طريقتين قياسيتين للثقافة المختبرية. أمريكا ناتور. 2000 ، 158 (6): 341-353.

Linnen C ، Tatar M ، Promislow D: التحف الثقافية: مقارنة بين الشيخوخة في خطوط طبيعية ومختبرية ومختارة بشكل مصطنع من Drosophila melanogaster. Evol Ecol Res. 2001 ، 3: 877-888.

Reznick D ، Bryant M ، Holmes D: تطور الشيخوخة والعمر بعد الإنجاب في أسماك الجوبي (Poecilia reticulata). بلوس بيول. 2006 ، 4 (1): e7-10.1371 / journal.pbio.0040007.

Genade T و Benedetti M و Terzibasi E و Roncaglia P و Valenzano DR و Cattaneo A و Cellerino A: الأسماك السنوية من جنس Nothobranchius كنظام نموذجي لبحوث الشيخوخة. شيخوخة الخلية. 2005 ، 4 (5): 223-233. 10.1111 / j.1474-9726.2005.00165.x.

Polacik M ، Donner MT ، Reichard M: الهيكل العمري لأسماك Nothobranchius السنوية في موزمبيق: هل هناك تزامن للتفقيس ؟. J فيش بيول. 2011 ، 78 (3): 796-809. 10.1111 / j.1095-8649.2010.02893.x.

Cooper EL ، Zapata A ، Garcia Barrutia M ، Ramirez JA: تغيرات الشيخوخة في الأعضاء المكونة للنخاع اللمفاوي والأعضاء المكونة للنخاع لأسماك سيبرينودونت السنوية ، Nothobranchius guentheri. أكسب جيرونتول. 1983 ، 18 (1): 29-38. 10.1016 / 0531-5565 (83) 90048-7.

Di Cicco E ، Tozzini ET ، Rossi G ، Cellerino A: تُظهر الأسماك السنوية قصيرة العمر Nothobranchius furzeri عملية شيخوخة عن بعد نموذجية تعززها نسبة عالية من الأورام المعتمدة على العمر. أكسب جيرونتول. 2011 ، 46 (4): 249-256. 10.1016 / j.exger.2010.10.011.

Hartmann N، Reichwald K، Lechel A، Graf M، Kirschner J، Dorn A، Terzibasi E، Wellner J، Platzer M، Rudolph KL: تقصر التيلوميرات بينما يزيد تعبير Tert أثناء شيخوخة الأسماك قصيرة العمر Nothobranchius furzeri. التنمية الميكانيكية للشيخوخة. 2009 ، 130 (5): 290-296. 10.1016 / j.mad.2009.01.003.

Hartmann N ، Reichwald K ، Wittig I ، Drose S ، Schmeisser S ، Luck C ، Hahn C ، Graf M ، Gausmann U ، Terzibasi E: عدد نسخ الحمض النووي للميتوكوندريا والوظيفة يتناقصان مع تقدم العمر في الأسماك قصيرة العمر Nothobranchius furzeri. شيخوخة الخلية. 2011 ، 10 (5): 824-831. 10.1111 / j.1474-9726.2011.00723.x.

Hsu CY، Chiu YC: تؤثر درجة الحرارة المحيطة على شيخوخة الأسماك السنوية (Nothobranchius rachovii). شيخوخة الخلية. 2009 ، 8 (6): 726-737. 10.1111 / j.1474-9726.2009.00525.x.

Liu C و Wang X و Feng W و Li G و Su F و Zhang S: تعبير تفاضلي عن المؤشرات الحيوية الشيخوخة في مراحل الحياة المختلفة للأسماك السنوية Nothobranchius guentheri. علم الأحياء. 2012 ، 13 (5): 501-510. 10.1007 / s10522-012-9395-2.

Lucas-Sanchez A، Almaida-Pagan PF، Madrid JA، de Costa J، Mendiola P: التغيرات المرتبطة بالعمر في ملف الأحماض الدهنية وإيقاعات النشاط الحركي في Nothobranchius korthausae. أكسب جيرونتول. 2011 ، 46 (12): 970-978. 10.1016 / j.exger.2011.08.009.

Terzibasi Tozzini E و Baumgart M و Battistoni G و Cellerino A: تكوين الخلايا العصبية للبالغين في teleost Nothobranchius furzeri قصير العمر: توطين المنافذ العصبية والتوصيف الجزيئي وآثار الشيخوخة. شيخوخة الخلية. 2012 ، 11 (2): 241-251. 10.1111 / j.1474-9726.2011.00781.x.

Valenzano DR، Terzibasi E، Cattaneo A، Domenici L، Cellerino A: تؤثر درجة الحرارة على طول العمر وعلى التحلل الحركي والمعرفي المرتبط بالعمر في الأسماك قصيرة العمر Nothobranchius furzeri. شيخوخة الخلية. 2006 ، 5 (3): 275-278. 10.1111 / j.1474-9726.2006.00212.x.

Valenzano DR و Terzibasi E و Genade T و Cattaneo A و Domenici L و Cellerino A: يطيل ريسفيراترول من العمر ويؤخر ظهور العلامات المرتبطة بالعمر في الفقاريات قصيرة العمر. كور بيول. 2006 ، 16 (3): 296-300. 10.1016 / j.cub.2005.12.038.

Markofsky J ، Milstoc M: الملاحظات النسيجية المرضية للكلية أثناء شيخوخة ذكر الأسماك السنوية Nothobranchius guentheri. أكسب جيرونتول. 1979 ، 14 (3): 149-155. 10.1016 / 0531-5565 (79) 90030-5.

Dorn A و Ng'oma E و Janko K و Reichwald K و Polacik M و Platzer M و Cellerino A و Reichard M: علم التطور والتنوع الجيني وتعدد الأشكال لنموذج حيواني ناشئ: أسماك Nothobranchius السنوية قصيرة العمر من جنوب موزمبيق. مول Phylogenet Evol. 2011 ، 61 (3): 739-749. 10.1016 / j.ympev.2011.06.010.

Shidlovskiy KM، Watters BR، Wildekamp RH: ملاحظات على أنواع أسماك الكيليفيش السنوية Nothobranchius rachovii (Cyprinodontiformes Nothobranchiidae) مع وصف نوعين جديدين. زوتاكسا. 2010 ، 2724: 37-57.

Terzibasi E، Valenzano DR، Benedetti M، Roncaglia P، Cattaneo A، Domenici L، Cellerino A: اختلافات كبيرة في النمط الظاهري للشيخوخة بين سلالات الأسماك السنوية قصيرة العمر Nothobranchius furzeri. بلوس واحد. 2008 ، 3 (12): e3866-10.1371 / journal.pone.0003866.

Reichwald K، Lauber C، Nanda I، Kirschner J، Hartmann N، Schories S، Gausmann U، Taudien S، Schilhabel MB، Szafranski K: محتوى متكرر مرتفع في جينوم الأسماك السنوية قصيرة العمر Nothobranchius furzeri: فقاريات جديدة نموذج لأبحاث الشيخوخة. جينوم بيول. 2009 ، 10 (2): R16-10.1186 / gb-2009-10-2-r16.

Valenzano DR، Kirschner J، Kamber RA، Zhang E، Weber D، Cellerino A، Englert C، Platzer M، Reichwald K، Brunet A: رسم الخرائط المواقع المرتبطة بلون الذيل وتحديد الجنس في الأسماك قصيرة العمر Nothobranchius furzeri. علم الوراثة. 2009 ، 183 (4): 1385-1395. 10.1534 / علم الوراثة .109.108670.

Baumgart M ، Groth M ، Priebe S ، Appelt J ، Guthke R ، Platzer M ، Cellerino A: التنظيم المعتمد على العمر للـ microRNAs المرتبطة بالورم في دماغ السمكة السنوية Nothobranchius furzeri. التنمية الميكانيكية للشيخوخة. 2012 ، 133 (5): 226-233. 10.1016 / j.mad.2012.03.015.

Kirschner J و Weber D و Neuschl C و Franke A و Bottger M و Zielke L و Powalsky E و Groth M و Shagin D و Petzold A: رسم خرائط لمواقع السمات الكمية التي تتحكم في العمر الافتراضي للأسماك قصيرة العمر Nothobranchius furzeri- نموذج فقاري جديد لأبحاث العمر. شيخوخة الخلية. 2012 ، 11 (2): 252-261. 10.1111 / j.1474-9726.2011.00780.x.

Valdesalici S، Cellerino A: عمر قصير للغاية في الأسماك السنوية Nothobranchius furzeri. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 2003 ، 270 (ملحق 2): S189-S191.

شتراوس ري: تراكم أنسجة المخ لأصباغ العمر الفلورية في أربعة أسماك سمكية (سيبرينودونتيفورميس) وتقدير "العمر البيولوجي". شيخوخة تطوير النمو. 1999 ، 63 (4): 151-170.

Ding LL ، Kuhne WW ، Hinton DE ، Song JA ، Dynan WS: المؤشرات الحيوية القابلة للقياس للشيخوخة الطبيعية في أسماك الميداكا اليابانية (oryzias latipes). بلوس واحد. 2010 ، 5 (10): e13287-10.1371 / journal.pone.0013287.

Gray DA، Woulfe J: Lipofuscin والشيخوخة: مسألة نفايات سامة. شيخوخة علوم البيئة المعرفية. 2005 ، 2005 (5): re1-10.1126 / sageke.2005.5.re1.

Fonseca DB، Brancato CL، Prior AE، Shelton PM، Sheehy MR: معدلات الوفاة تعكس تراكم تلف الدماغ في المفصليات. بروك بيول سسي. 2005 ، 272 (1575): 1941-1947. 10.1098 / rspb.2005.3192.

Pincus Z ، Smith-Vikos T ، Slack FJ: تنبئ MicroRNA بطول العمر في Caenorhabditis elegans. بلوس جينيت. 2011 ، 7 (9): e1002306-10.1371 / journal.pgen.1002306.

Polacik M ، Reichard M: عزلة تناسلية غير متكافئة بين سمكتين من أسماك الكيلي فيش السنوية المتوافقة مع عمر قصير للغاية. بلوس واحد. 2011 ، 6 (8): e22684-10.1371 / journal.pone.0022684.

فورش دبليو: Nothobranchius furzeri (Jubb 1971). J آم Killifish Assoc. 1975 ، 8 (11): 315-321.

روبرت KA ، Bronikowski AM: تطور الشيخوخة في الطبيعة: التطور الفسيولوجي في مجموعات ثعبان الرباط مع تواريخ الحياة المتباينة. أنا نات. 2010 ، 175 (2): 147-159. 10.1086 / 649595.

Sparkman AM ، Arnold SJ ، Bronikowski AM: اختبار تجريبي للنظريات التطورية للشيخوخة الإنجابية والجهود الإنجابية في ثعبان الرباط Thamnophis elegans. بروك بيول سسي. 2007 ، 274 (1612): 943-950. 10.1098 / rspb.2006.0072.

مراد جا ، بروميسلو دي: التطور: شيخوخة الشجرة ؟. كور بيول. 2010 ، 20 (9): R406-R408. 10.1016 / j.cub.2010.03.016.

Kishi S، Bayliss PE، Uchiyama J، Koshimizu E، Qi J، Nanjappa P، Imamura S، Islam A، Neuberg D، Amsterdam A: التعرف على طفرات الزرد التي تظهر التغيرات في المؤشرات الحيوية المرتبطة بالشيخوخة. بلوس جينيت. 2008 ، 4 (8): e1000152-10.1371 / journal.pgen.1000152.

Patnaik BK، Mahapatro N، Jena BS: الشيخوخة في الأسماك. علم الشيخوخة. 1994 ، 40 (2-4): 113-132.

Sheehy MR ، Greenwood JG ، Fielder DR: Lipofuscin كسجل "لمعدل المعيشة" في درجة حرارة مائية. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1995 ، 50 (6): B327-B336.

Maxwell KE ، Matthews TR ، Sheehy MR ، Bertelsen RD ، Derby CD: Neurolipofuscin هو مقياس للعمر في Panulirus argus ، سرطان البحر الكاريبي الشوكي ، في فلوريدا. بيول بول. 2007 ، 213 (1): 55-66. 10.2307 / 25066618.

Colosimo PF، Hosemann KE، Balabhadra S، Villarreal G، Dickson M، Grimwood J، Schmutz J، Myers RM، Schluter D، Kingsley DM: تطور موازٍ واسع الانتشار في الأكلات الشائكة عن طريق التثبيت المتكرر للأليلات Ectodysplasin. علم. 2005 ، 307 (5717): 1928-1933. 10.1126 / العلوم 1107239.

Peichel CL ، و Nereng KS ، و Ohgi KA ، و Cole BL ، و Colosimo PF ، و Buerkle CA ، و Schluter D ، و Kingsley DM: الهندسة الجينية للتباعد بين أنواع شوكة العنكبوت الثلاثة. طبيعة سجية. 2001 ، 414 (6866): 901-905. 10.1038 / 414901a.

Gross JB ، Borowsky R ، Tabin CJ: دور جديد لـ Mc1r في التطور الموازي لإزالة التصبغ في التجمعات المستقلة لسمكة الكهف astyanax mexicanus. بلوس جينيت. 2009 ، 5 (1): e1000326-10.1371 / journal.pgen.1000326.

Protas M و Conrad M و Gross JB و Tabin C و Borowsky R: التطور الانحداري في tetra الكهف المكسيكي ، Astyanax mexicanus. كور بيول. 2007 ، 17 (5): 452-454. 10.1016 / j.cub.2007.01.051.

Protas ME و Hersey C و Kochanek D و Zhou Y و Wilkens H و Jeffery WR و Zon LI و Borowsky R و Tabin CJ: يكشف التحليل الجيني لسمكة الكهف عن التقارب الجزيئي في تطور المهق. نات جينيه. 2006 ، 38 (1): 107-111. 10.1038 / نغ 1700.

Roberts RB ، Ser JR ، Kocher TD: تم حل النزاع الجنسي عن طريق غزو محدد جنس جديد في أسماك بحيرة ملاوي البلطي. علم. 2009 ، 326 (5955): 998-1001. 10.1126 / العلوم .1174705.

Chan YF ، و Marks ME ، و Jones FC ، و Villarreal G ، و Shapiro MD ، و Brady SD ، و Southwick AM ، و Absher DM ، و Grimwood J ، و Schmutz J: التطور التكيفي لتقليل الحوض في عضلات الشوكة عن طريق الحذف المتكرر لمُحسِّن Pitx1. علم. 2010 ، 327 (5963): 302-305. 10.1126 / العلوم .1182213.

Li Y، de Magalhaes JP: يكشف تحليل تطور البروتين المتسارع عن الجينات والمسارات المرتبطة بتطور طول عمر الثدييات. العمر (دوردر). 2013 ، 35 (2): 301-314. 10.1007 / s11357-011-9361-y.


وايزمان ، أ وايزمان على الوراثة (محرران بولتون ، إي بي ، شونلاند ، إس آند شيبلي ، إيه إي) الطبعة الثانية ، 23-42 (مطبعة جامعة أكسفورد ، 1891).

Orgel ، L. E. بروك. ناتن. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 49, 517–521 (1963).

Orgel ، L. E. بروك. ناتن. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 67, 1476 (1970).

هوفمان ، ج. J. جزيء. بيول. 86, 349–362 (1974).

كيركوود ، T.B.L & amp Holliday ، R. J. جزيء. بيول. 97, 257–265 (1975).

Hayflick، L. & amp Moorhead، P. S. شرح الخلية الدقة. 25, 585–621 (1961).

ليتلفيلد ، جيه دبليو إن التباين والشيخوخة والأورام في الخلايا الجسدية المستنبتة، 62-64 (مطبعة جامعة هارفارد ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، 1976).

مارتن ، ج. ، سبراج ، سي. & إيبستين ، سي. مختبر. استثمار. 23, 86–92 (1970).

كيركوود ، T. B. L. & amp Holliday ، R. J. theor. بيول. 53, 481–496 (1975).

Holliday ، R. ، Huschtscha ، L. I. ، Tarrant ، G.M & amp Kirkwood ، T. B. L. علم (في الصحافة).

هوليداي ، آر ، وأمبير تارانت ، جي إم. طبيعة سجية 238, 26–30 (1972).

Linn، S.، Kairis، M. & amp Holliday، R. بروك. ناتن. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 73, 2818–2822 (1976).

دوكينز ، ر الجين الأناني 13-21 (مطبعة جامعة أكسفورد ، 1976).

هوبفيلد ، ج. بروك. ناتن. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 71, 4135–4139 (1974).

هوليداي ، ر. Fedn بروك. 34, 51–55 (1975).

Maynard Smith، J. & amp Price، G. R. طبيعة سجية 246, 15–18 (1973).

مدور ، ب. مشكلة غير محلولة في علم الأحياء (إتش كيه لويس ، لندن ، 1952).


الملخص

يتعرض كل حيوان في المسرح الدارويني لعدد من عوامل الخطر اللاأحيائية والحيوية التي تسبب النفوق. ترتبط العديد من عوامل الخطر هذه ارتباطًا وثيقًا بفعل اكتساب الطاقة على هذا النحو ومع مقدار الاحتياطي المتاح للكائن الحي من هذا الاكتساب للتغلب على الضائقة المؤقتة. نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من اكتساب الفرد للطاقة مدى الحياة يتم إنفاقه على الصيانة الجسدية ، فهناك صلة وثيقة بين إنفاق الطاقة على الصيانة الجسدية ومخاطر الوفاة. هنا ، نوضح ، من خلال التفكير المنطقي البسيط لنظرية تاريخ الحياة المدعوم ببيانات نجاة المجموعة التجريبية ، كيف يمكن تحقيق الحد من مخاطر الوفيات عن طريق تقييد التخصيص للصيانة الجسدية ، مما يعزز اللياقة البدنية مدى الحياة ولكنه يؤدي إلى الشيخوخة. تتنبأ نتائجنا بالوجود في كل مكان للأفراد المسنين في مجموعة متنوعة للغاية من مجموعات الحيوانات الطبيعية ، والتي قد تظهر معدل وفيات ثابتًا أو متزايدًا أو متناقصًا مع تقدم العمر. يشير هذا إلى أن التخصيص للصيانة الجسدية يتم ضبطه بشكل أساسي على مدى العمر المتوقع من خلال تثبيت الاختيار ولا يتم تداوله بالضرورة مقابل الجهد الإنجابي أو الصفات الأخرى. بسبب هذه الإستراتيجية المنتشرة في كل مكان لتعديل ميزانية الصيانة الجسدية لزيادة اللياقة في ظل الظروف الطبيعية ، يترتب على ذلك أن الأفراد الذين يتم الاحتفاظ بهم في بيئات محمية ذات مخاطر وفيات بيئية منخفضة للغاية سيكون لديهم عمر متوقع محدد في المقام الأول من خلال آليات تراكم الضرر الجسدي المنصوص عليها من قبل الانتقاء الطبيعي في البرية.


بصمة مخفية للخلايا الشيخوخة

تخضع الخلايا الشائخة لاعتقال دائم لا رجعة فيه لانقسام الخلايا وهي سمة مميزة لكل من عملية الشيخوخة والأمراض المزمنة المتعددة. الخلايا الشائخة - والأهم من ذلك العوامل التي تفرزها ، والمعروفة بشكل جماعي بالنمط الظاهري الإفرازي المرتبط بالشيخوخة (SASP) - مقبولة على نطاق واسع كمحركات للشيخوخة والأمراض المتعددة المرتبطة بالعمر.

دراسة جديدة نشرت في 16 يناير في مجلة الوصول المفتوح علم الأحياء بلوس من د. ناثان باسيستي ، جوديث كامبيسي ، بيرجيت شيلينغ (معهد باك لأبحاث الشيخوخة) وزملاؤه يقدمون لمحة عن SASP على نطاق واسع في الخلايا البشرية. لقد أظهروا أن البروتين الأساسي المفرز "بصمة" الخلايا الشائخة يتم إثرائه بعلامات حيوية الشيخوخة الموجودة في البلازما البشرية.

تستخدم الدراسة تقنية شاملة وغير متحيزة تسمى قياس الطيف الكتلي جنبًا إلى جنب مع المعلوماتية الحيوية لتطوير بصمات البروتين المفرزة للخلايا الشائخة. تظهر نتائج الباحثين أن SASP أكثر تعقيدًا بنحو عشرة أضعاف مما هو مُقدر حاليًا ، مما يسمح لهم باقتراح توقيعات جديدة للخلايا الشائخة - كلا التوقيعات "الأساسية" المشتركة عبر جميع الخلايا الشائخة والتوقيعات التي تحدد مجموعات فرعية معينة من الخلايا الشائخة. .

أظهرت دراسات الفئران أن الإزالة المستهدفة للخلايا المتشيخة لها آثار مفيدة على وظائف القلب والأوعية الدموية والتمثيل الغذائي والعصبي والكلى والرئوي والعضلي الهيكلي. لذلك ، فإن القضاء الانتقائي على الخلايا الشائخة أو تثبيط SASP التي تفرزها هي طرق علاجية واعدة لعلاج الأمراض المرتبطة بالعمر لدى البشر. يتطلب تطوير الأدوية التي تقضي على الخلايا الشائخة ، والمعروفة باسم الأدوية الحالة للشيخوخة ، أو الأدوية التي تثبط SASP ، والمعروفة باسم senomorphics ، واسمات جزيئية لتقييم وفرة الخلايا الشائخة. ومع ذلك ، لا توجد حاليًا مؤشرات حيوية مفرزة بسيطة وموثوقة لقياس عبء الخلايا الشائخة لدى البشر.

يقول الدكتور باسيستي: "نأمل أن تساعدنا هذه العلامات الحيوية في قياس عبء الخلايا الشائخة في السوائل الحيوية البشرية ، مثل البلازما ، للمساعدة في ترجمة العلاجات المستهدفة للشيخوخة إلى العيادة". "نعتقد أن البروتينات التي تفرزها الخلايا الشائخة ستكون أيضًا مؤشرات حيوية مهمة للشيخوخة والأمراض التنكسية العصبية والأمراض الأخرى التي تتميز بوجود الخلايا الشائخة".

إلى جانب هذه الدراسة ، أطلق الباحثون أطلس SASP ، وهو قاعدة بيانات منسقة للبروتينات التي تفرزها الخلايا الشائخة. يمكن استخدام هذا المورد من قبل الآخرين في مجتمع البحث لتحديد البروتينات التي تنشأ من الخلايا الشائخة في أبحاثهم الخاصة.


شاهد الفيديو: Glow. Gog-ah! Ek het miere! 24 Oktober (شهر نوفمبر 2022).